JP4649812B2 - 画像信号処理装置、画像信号処理方法およびそれを使用した画像表示装置、並びに各画像信号処理方法を実行するためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換する際に適用して好適な画像信号処理装置、画像信号処理方法およびそれを使用した画像表示装置、並びに情報提供媒体に関する。詳しくは、第１の画像信号を第２の画像信号に変換する際に、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出し、画像の解像度を示すパラメータの他に検出された特徴量をも参照して第２の画像信号における注目位置の画素データを生成することによって、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止するようにした画像信号処理装置等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば５２５ｉ信号というＳＤ(Standard Definition）信号を、１０５０ｉ信号というＨＤ(High Definition)信号に変換するフォーマット変換が提案されている。５２５ｉ信号は、ライン数が５２５本でインタレース方式の画像信号を意味し、１０５０ｉ信号は、ライン数が１０５０本でインタレース方式の画像信号を意味する。
【０００３】
図１３は、５２５ｉ信号と１０５０ｉ信号の画素位置関係を示している。ここで、大きなドットが５２５ｉ信号の画素であり、小さなドットが１０５０ｉ信号の画素である。また、奇数フィールドの画素位置を実線で示し、偶数フィールドの画素位置を破線で示している。５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して１０５０ｉ信号の４画素を得る必要がある。
【０００４】
従来、上述したようなフォーマット変換を行うために、５２５ｉ信号の画素データより１０５０ｉ信号の画素データを得る際に、５２５ｉ信号の画素に対する１０５０ｉ信号の各画素の位相に対応した推定式の係数データをメモリに格納しておき、この係数データを用いて推定式によって１０５０ｉ信号の画素データを求めることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように推定式によって１０５０ｉ信号の画素データを求めるものにおいては、この１０５０ｉ信号による画像の解像度は固定されており、従来のコントラストやシャープネス等の調整のように、画像内容等に応じて所望の解像度とすることができなかった。
【０００６】
そこで、この発明では、画像の解像度をユーザが所望の値に任意に調整できるようにすると共に、画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止するようにした画像信号処理装置等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像信号処理装置は、複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理装置であって、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、この第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段と、特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段とを備えるものである。
【０００８】
例えば、画素データ生成手段は、解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補を発生する係数データ候補発生手段と、特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに基づいて、複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定する解像度特定手段と、係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、解像度特定手段で特定された解像度に対応する係数データを選択する係数データ選択手段と、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データを選択する第２のデータ選択手段と、この第２のデータ選択手段で選択された複数の第２の画素データと係数データ選択手段で選択された係数データとを用いて、推定式に基づいて上記注目位置の画素データを算出する演算手段とを有するものである。
【０００９】
また、この発明に係る画像信号処理方法は、複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理方法であって、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のステップと、この第１のステップで選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する第２のステップと、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する第３のステップと、第２のステップで検出された特徴量と第３のステップで出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する第４のステップとを備えるものである。
【００１０】
また、この発明に係る画像表示装置は、複数の画素データからなる第１の画像信号を入力する画像信号入力手段と、この画像信号入力手段から入力された第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換して出力する画像信号処理手段と、この画像信号処理手段から出力される第２の画像信号による画像を画像表示素子に表示する画像表示手段と、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段とを備えるものである。そして、画像信号処理手段は、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、この第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、この特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段とを有するものである。
【００１１】
また、この発明におけるプログラムは、上述の画像信号処理方法をコンピュータに実行させるためのものである。また、この発明に係るコンピュータ読み取り可能な媒体は、上述のプログラムを記録したものである。
【００１２】
この発明において、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データが抽出され、この複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量が検出される。この特徴量は、例えば複数の第１の画素データ内の隣接画素の絶対値和と、複数の第１の画素データ内のダイナミックレンジとを使用して求められる。
【００１３】
また、解像度パラメータ出力手段から、第２の情報信号による画像の解像度を示すパラメータが出力される。この解像度パラメータ出力手段からは、例えばキー入力操作あるいはつまみの回転操作によって、解像度を示すパラメータが発生される。
【００１４】
そして、上述した特徴量とパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データが生成される。例えば、以下のようにして、画素データが生成される。
【００１５】
すなわち、パラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補が発生される。例えば、パラメータの値が、離散的な第１の値と第２の値との間にある場合、それら第１の値と第２の値に対応する解像度を得るための２つの推定式の係数データが係数データ候補として発生される。
【００１６】
そして、特徴量とパラメータに基づいて、複数の代表的な解像度のうち一つの解像度が特定される。例えば、パラメータのそれぞれの値に対応した複数の特徴量領域における解像度選択情報が格納手段に格納されており、これを使用して解像度の特定が行われる。例えば、上述した第２の値に対応した解像度が第１の値に対応した解像度より高い場合、特徴量が小さい程、パラメータの値が小さくとも、第２の解像度に特定される確率が高くなる。
【００１７】
そして、係数データ候補の中から、特定された解像度に対応する係数データが選択される。このように選択された係数データと、第１の画像信号に基づいて選択された第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データとを用いて、推定式に基づいて、第２の画像信号における注目位置の画素データが算出される。
【００１８】
このように、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に、画像の解像度を示すパラメータの値に対応した係数データを用いて第２の画像信号における注目位置の画素データを算出するものであり、ユーザはパラメータの値を変更することで画像の解像度を所望の値に任意に調整できる。また、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量により、パラメータの値に対応した複数の係数データ候補から一つの係数データを選択して使用するものであり、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのテレビ受信機１００の構成を示している。このテレビ受信機１００は、放送信号より５２５ｉ信号というＳＤ信号を得、この５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号というＨＤ信号に変換し、その１０５０ｉ信号による画像を表示するものである。
【００２０】
テレビ受信機１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するためのシステムコントローラ１０１と、リモートコントロール信号を受信するリモコン信号受信回路１０２とを有している。リモコン信号受信回路１０２は、システムコントローラ１０１に接続され、リモコン送信機２００よりユーザの操作に応じて出力されるリモートコントロール信号ＲＭを受信し、その信号ＲＭに対応する操作信号をシステムコントローラ１０１に供給するように構成されている。
【００２１】
また、テレビ受信機１００は、受信アンテナ１０５と、この受信アンテナ１０５で捕らえられた放送信号（ＲＦ変調信号）が供給され、選局処理、中間周波増幅処理、検波処理等を行ってＳＤ信号（５２５ｉ信号）を得るチューナ１０６と、このチューナ１０６より出力されるＳＤ信号を一時的に保存するためのバッファメモリ１０９とを有している。
【００２２】
また、テレビ受信機１００は、バッファメモリ１０９に一時的に保存されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）を、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する画像信号処理部１１０と、この画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号による画像を表示するディスプレイ部１１１と、このディスプレイ部１１１の画面上に文字、図形などの表示を行うための表示信号ＳＣＨを発生させるためのＯＳＤ(On Screen Display)回路１１２と、その表示信号ＳＣＨを上述した画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号に合成してディスプレイ部１１１に供給するための合成器１１３とを有している。ディスプレイ部１１１は、例えばＣＲＴ（cathode-ray tube)ディスプレイ、あるいはＬＣＤ（liquid crystal display）等のフラットパネルディスプレイで構成されている。
【００２３】
図１に示すテレビ受信機１００の動作を説明する。
チューナ１０６より出力されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）は、バッファメモリ１０９に供給されて一時的に保存される。そして、このバッファメモリ１０９に一時的に記憶されたＳＤ信号は画像信号処理部１１０に供給され、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換される。すなわち、画像信号処理部１１０では、ＳＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＳＤ画素データ」という）から、ＨＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＨＤ画素データ」という）が得られる。この画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号はディスプレイ部１１１に供給され、このディスプレイ部１１１の画面上にはそのＨＤ信号による画像が表示される。
【００２４】
また、ユーザは、リモコン送信機２００の操作によって、ディスプレイ部１１１の画面上に表示される画像の解像度を調整できる。例えば、解像度選択モードで、アップキーおよびダウンキーの押圧操作、あるいはジョグダイヤル等のつまみの回転操作をすることで、システムコントローラ１０１から画像信号処理部１１０に供給される、解像度を示すパラメータＱの値を変更できる。
【００２５】
画像信号処理部１１０では、後述するように、ＨＤ画素データが推定式によって算出されるが、この推定式の係数データとして、上述したパラメータＱの値に対応したものが使用される。これにより、画像信号処理部１１０から出力されるＨＤ信号による画像の解像度は、パラメータＱの値に対応したものとなる。
【００２６】
なお、ユーザのリモコン送信機２００の操作によってパラメータＱの値の変更が行われている状態では、ディスプレイ部１１１の画面上に、パラメータＱの値の表示が行われる。ここでは図示しないが、この表示は数値または棒グラフ等を用いて行われる。ユーザは、この表示を参照して、パラメータＱの値を変更できる。
【００２７】
このように画面上にパラメータＱの値を表示する際、システムコントローラ１０１は表示データをＯＳＤ回路１１２に供給する。ＯＳＤ回路１１２は、その表示データに基づいて表示信号ＳＣＨを発生し、この表示信号ＳＣＨを合成器１１３を介してディスプレイ部１１１に供給することとなる。
【００２８】
次に、画像信号処理部１１０の詳細を説明する。この画像信号処理部１１０は、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に係る注目画素の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３を有している。
【００２９】
第１のタップ選択回路１２１は、予測に使用するＳＤ画素（「予測タップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第２のタップ選択回路１２２は、ＳＤ画素データのレベル分布パターンに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「空間クラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第３のタップ選択回路１２３は、動きに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「動きクラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。なお、空間クラスを複数フィールドに属するＳＤ画素データを使用して決定する場合には、この空間クラスにも動き情報が含まれることになる。
【００３０】
また、画像信号処理部１１０は、第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１２４を有している。
【００３１】
空間クラス検出回路１２４では、例えば、各ＳＤ画素データを、８ビットデータから２ビットデータに圧縮するような演算が行われる。そして、空間クラス検出回路１２４からは、各ＳＤ画素データに対応した圧縮データが空間クラスのクラス情報として出力される。本実施の形態においては、ＡＤＲＣ（Adaptive Dynamic Range Coding）によって、データ圧縮が行われる。なお、情報圧縮手段としては、ＡＤＲＣ以外にＤＰＣＭ（予測符号化）、ＶＱ（ベクトル量子化）等を用いてもよい。
【００３２】
本来、ＡＤＲＣは、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）向け高性能符号化用に開発された適応再量子化法であるが、信号レベルの局所的なパターンを短い語長で効率的に表現できるので、上述したデータ圧縮に使用して好適なものである。ＡＤＲＣを使用する場合、空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の最大値をＭＡＸ、その最小値をＭＩＮ、空間クラスタップのデータのダイナミックレンジをＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ＋１）、再量子化ビット数をＰとすると、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データｋｉに対して、（１）式の演算により、圧縮データとしての再量子化コードｑｉが空間クラスのクラス情報として得られる。ただし、（１）式において、[ ]は切り捨て処理を意味している。空間クラスタップのデータとして、Ｎａ個のＳＤ画素データがあるとき、ｉ＝１〜Ｎａである。
ｑｉ＝［（ｋｉ−ＭＩＮ＋０．５）．２P／ＤＲ］ ・・・（１）
【００３３】
また、画像信号処理部１１０は、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報を出力する動きクラス検出回路１２５を有している。
【００３４】
この動きクラス検出回路１２５では、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）ｍｉ，ｎｉからフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対してしきい値処理が行われて動きの指標である動きクラスが検出される。すなわち、動きクラス検出回路１２５では、（２）式によって、差分の絶対値の平均値ＡＶが算出される。第３のタップ選択回路１２３で、例えばクラスタップのデータとして、６個のＳＤ画素データｍ１〜ｍ６と、その１フレーム前の６個のＳＤ画素データｎ１〜ｎ６が取り出されるとき、（２）式におけるＮｂは６である。
【００３５】
【数１】
【００３６】
そして、動きクラス検出回路１２５では、上述したように算出された平均値ＡＶが１個または複数個のしきい値と比較されて動きクラスのクラス情報ＭＶが得られる。例えば、３個のしきい値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３（ｔｈ１＜ｔｈ２＜ｔｈ３）が用意され、４つの動きクラスを検出する場合、ＡＶ≦ｔｈ１のときはＭＶ＝０、ｔｈ１＜ＡＶ≦ｔｈ２のときはＭＶ＝１、ｔｈ２＜ＡＶ≦ｔｈ３のときはＭＶ＝２、ｔｈ３＜ＡＶのときはＭＶ＝３とされる。
【００３７】
また、画像信号処理部１１０は、空間クラス検出回路１２４より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑｉと、動きクラス検出回路１２５より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）の画素データ（注目位置の画素データ）が属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１２６を有している。
【００３８】
このクラス合成回路１２６では、（３）式によって、クラスコードＣＬの演算が行われる。なお、（３）式において、Ｎａは空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の個数、ＰはＡＤＲＣにおける再量子化ビット数を示している。
【００３９】
【数２】
【００４０】
また、画像信号処理部１１０は、係数メモリ１３１を有している。この係数メモリ１３１は、後述する推定予測演算回路１２７で使用される推定式の係数データを格納するものである。この係数データは、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）を、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する際に使用する情報である。この係数メモリ１３１には、クラス合成回路１２６より出力されるクラスコードＣＬおよび後述する係数選択回路１３３より出力される係数選択信号ＳＥＬが、読み出しアドレス情報として供給される。この係数メモリ１３１からはクラスコードＣＬおよび係数選択信号ＳＥＬに対応した係数データｗｉが読み出され、推定予測演算回路１２７に供給される。
【００４１】
また、画像信号処理部１１０は、情報メモリバンク１３２を有している。本実施の形態においては、パラメータＱは０〜８の間で変更可能とされる。情報メモリバンク１３２には、パラメータＱの０，１，・・・，８の各離散値に対応した、９つの解像度における各クラスの係数データが予め蓄えられている。ここで、パラメータＱの値が大きくなるほど解像度が高くなっていくものとする。この９つの解像度に対応する係数データの生成方法については後述する。
【００４２】
なお、上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して１０５０ｉ信号の４画素を得る必要がある。そのため、ある解像度におけるあるクラスの係数データは、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおける１０５０ｉ信号を構成する２×２の単位画素ブロック内の４画素に対応した係数データからなっている。この２×２の単位画素ブロック内の４画素は、５２５ｉ信号の画素に対応して互いに異なる位相関係になっている。この複数の解像度に対応する係数データの生成方法については後述する。
【００４３】
上述したように、ユーザは、リモコン送信機２００の操作部において、アップキーおよびダウンキーの押圧操作、またはジョグダイヤル等のつまみの回転操作をすることで、システムコントローラ１０１から画像信号処理部１１０に供給されるパラメータＱの値を変更できる。情報メモリバンク１３２には、そのパラメータＱが供給され、この情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１には、パラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した係数データがロードされる。
【００４４】
すなわち、０≦Ｑ≦１であるときはＱ＝０，１に対応した係数データが、１＜Ｑ≦２であるときはＱ＝１，２に対応した係数データが、２＜Ｑ≦３であるときはＱ＝２，３に対応した係数データが、３＜Ｑ≦４であるときはＱ＝３，４に対応した係数データが、４＜Ｑ≦５であるときはＱ＝４，５に対応した係数データが、５＜Ｑ≦６であるときはＱ＝５，６に対応した係数データが、６＜Ｑ≦７であるときはＱ＝６，７に対応した係数データが、７＜Ｑ≦８であるときはＱ＝７，８に対応した係数データが、情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１にロードされる。
【００４５】
また、画像信号処理部１１０は、係数選択信号ＳＥＬを発生する係数選択回路１３３を有している。この係数選択信号ＳＥＬは、上述したように係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給されるものであり、情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１にロードされて格納された、パラメータＱの２つの離散値に対応した係数データのうち一つの係数データを選択するために使用される。
【００４６】
図２は、係数選択回路１３３の構成を示している。この係数選択回路１３３は、特徴量検出部１４１、特徴量メモリ１４２、特徴量領域決定部１４３、領域検出部１４４および係数選択信号生成部１４５とからなっている。
【００４７】
特徴量検出部１４１は、バッファメモリ１０９に一時的に記憶される各フィールドのＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成するＳＤ画素毎に特徴量ＣＨを検出するものである。本実施の形態において、あるＳＤ画素（着目画素）に対応した特徴量ＣＨは、そのＳＤ画素を中心とした所定サイズのブロック内のダイナミックレンジＤＲとアクティビティＡＣＴの乗算値の平方根をとった値（√（ＤＲ×ＡＣＴ）とする。ブロックサイズは、例えば５×５とする。
【００４８】
ダイナミックレンジＤＲは、図３に示すように、着目画素を中心とした５×５のブロック内に含まれる２５個のＳＤ画素のデータｘi-2,j+2〜ｘi+2,j-2の中で、最大値をＭＡＸ、最小値をＭＩＮとするとき、（４）式で定義される。図３では、着目画素の座標を（ｉ，ｊ）としている。
ＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮ ・・・（４）
【００４９】
アクティビティＡＣＴは、図４に示すように、着目画素の座標を（ｉ，ｊ）とし、この着目画素を中心とした５×５のブロック内に含まれる２５個のＳＤ画素のデータをｘi-2,j+2〜ｘi+2,j-2とするとき、（５）式で定義される。ここで、ｉ1＝ｉ−２，・・・，ｉ＋１、ｉ2＝ｉ−２，・・・，ｉ＋２、ｊ1＝ｊ−２，・・・，ｊ＋２、ｊ2＝ｊ−２，・・・，ｊ＋１である。
【００５０】
【数３】
【００５１】
図５は、ダイナミックレンジＤＲおよびアクティビティＡＣＴによる検出部分のモデルを示している。ダイナミックレンジＤＲを用いると、図５中の右上の太線で示したように、画像の輪郭が検出される。一方、アクティビティＡＣＴを用いると、図５中の右下の太い線で示したように、画像の低周波領域に囲まれた高周波領域が検出される。特徴量ＣＨは上述したように、√（ＤＲ×ＡＣＴ）で定義されるため、この特徴量ＣＨを用いると、画像の輪郭および画像の低周波領域に囲まれた高周波領域の両方が検出されることとなる。
【００５２】
上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して、１０５０ｉ信号の４画素を注目画素として、推定式で得るものである。したがって、特徴量検出部１４１にてＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成する各１画素に対応した特徴量ＣＨを検出するということは、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する各４画素（注目画素）の周辺における高周波成分量に関係する特徴量ＣＨを検出していることになる。
【００５３】
特徴量検出部１４１は、バッファメモリ１０９に記憶されるあるフィールドのＳＤ信号に対する特徴量ＣＨの検出処理を例えば垂直ブランキング期間で行う。特徴量メモリ１４２は、特徴量検出部１４１においてある垂直ブランキング期間に検出される１フィールド分の各ＳＤ画素に対応した特徴量ＣＨを格納するものである。
【００５４】
また、特徴量領域決定部１４３は、特徴量メモリ１４２に格納された、あるフィールドの全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨを用いて、特徴量ＣＨの最小値から最大値までの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域を決定するものである。特徴量領域決定部１４３は、この特徴量領域の決定処理を垂直ブランキング期間で行う。この場合、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数が略等しくなるように、４つの特徴量領域が決定される。
【００５５】
図６は、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのヒストグラムモデルを示している。ＣＨminは特徴量ＣＨの最小値、ＣＨmaxは特徴量ＣＨの最大値を示している。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは４つの特徴量領域であり、Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄは全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数を示している。この場合、個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄが略等しくなるように、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが決定されることとなる。
【００５６】
ここで、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの意義について考えてみる。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの順に特徴量ＣＨが大きく、高域成分量が多いことから、画面全体で同じ解像度を得るための係数データを用いてＳＤ画素データからＨＤ画素データを生成する場合、Ｒｄ側の特徴量領域内の特徴量ＣＨが検出される箇所ほど不適切な解像度となりやすい。図７のａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの特徴量領域内の特徴量ＣＨが検出される画面内の箇所を示している。これら各箇所における不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）をｐa，ｐb，ｐc，ｐdとすると、ｐa＜ｐb＜ｐc＜ｐdの関係となる。
【００５７】
領域検出部１４４は、特徴量検出部１４１においてある垂直ブランキング期間に検出されて特徴量メモリ１４２に格納された各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨを、続く垂直有効走査期間で順次取り出し、各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨが、上述した特徴量領域決定部１４３で決定された特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるかを検出し、その検出情報ＤＥＴを出力するものである。
【００５８】
係数選択信号生成部１４５は、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値とから、係数選択信号ＳＥＬを生成するものである。
【００５９】
係数選択信号生成部１４５は、パラメータＱの各値に対応した、上述の特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおける解像度選択情報ＲＥＳが格納された格納手段としてのＲＯＭ（read only memory）１４６を持っている。
【００６０】
図８は、ＲＯＭ１４６内に格納された解像度選択情報ＲＥＳを模式的に表したものである。
この図において、「ａ」が記載された範囲（第１の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ」が記載された範囲（第２の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｃ，Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ，ｃ」が記載された範囲（第３の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ，ｃ，ｄ」が記載された範囲（第４の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるときでもＲＥＳ＝１であることを意味する。
【００６１】
また、この図において、ｉ＜Ｑ≦（ｉ＋０．２５）は第１の範囲に該当し、（ｉ＋０．２５）＜Ｑ≦（ｉ＋０．５）は第２の範囲に該当し、（ｉ＋０．５）＜Ｑ≦（ｉ＋０．７５）は第３の範囲に該当し、（ｉ＋０．７５）＜Ｑ≦（ｉ＋１）は第４の範囲に該当する。ここで、ｉ＝０，１，・・・，７である。なお、Ｑ＝０であるときは、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるときでもＲＥＳ＝０である。
【００６２】
係数選択信号生成部１４５は、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値に対応した解像度選択情報ＲＥＳをＲＯＭ１４６より取り出し、この解像度選択情報ＲＥＳを係数選択信号ＳＥＬとして出力する。例えば、パラメータＱの値が０．４で、検出情報ＤＥＴが特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａに含まれていることを表しているとき、ＲＯＭ１４６よりＳＥＬ＝１が取り出され、係数選択信号ＳＥＬとして１が出力される。
【００６３】
この係数選択信号生成部１４５より出力される係数選択信号ＳＥＬが、係数選択回路１３３の出力ともなる。このように、係数選択回路１３３より出力される係数選択信号ＳＥＬは、上述したように係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。係数メモリ１３１（図１参照）には上述したように情報メモリバンク１３２からパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した係数データがロードされるが、ＳＥＬ＝０であるときは離散値ｍに対応した係数データが読み出し対象となり、ＳＥＬ＝１であるときは離散値ｍ＋１に対応した係数データが読み出し対象となる。
【００６４】
図１に戻って、また、画像信号処理部１１０は、第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１３１より読み出される係数データｗｉとから、作成すべきＨＤ信号の画素データ（注目位置の画素データ）ｙを演算する推定予測演算回路１２７を有している。
【００６５】
上述したように、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する際には、ＳＤ信号の１画素に対してＨＤ信号の４画素を得る必要があることから、この推定予測演算回路１２７では、ＨＤ信号を構成する２×２の単位画素ブロック毎に、ＨＤ画素データが生成される。
【００６６】
すなわち、この推定予測演算回路１２７には、第１のタップ選択回路１２１より単位画素ブロック内の４画素のデータ（注目位置の画素データ）に対応した予測タップのデータｘｉと、係数メモリ１３１よりその単位画素ブロックを構成する４画素に対応した係数データｗｉとが供給され、単位画素ブロックを構成する４画素のデータｙ1〜ｙ4は、それぞれ個別に（６）式の推定式で演算される。
【００６７】
【数４】
【００６８】
また、画像信号処理部１１０は、推定予測演算回路１２７より順次出力される単位画素ブロックを構成する４画素のデータｙ1〜ｙ4を、線順次化して１０５０ｉ信号のフォーマットで出力する後処理回路１２８を有している。
【００６９】
次に、画像信号処理部１１０の動作を説明する。
バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１２２で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１２４に供給される。この空間クラス検出回路１２４では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑｉが得られる（（１）式参照）。
【００７０】
また、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第３のタップ選択回路１２３で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１２５に供給される。この動きクラス検出回路１２５では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【００７１】
このクラス情報ＭＶと上述した再量子化コードｑｉはクラス合成回路１２６に供給される。このクラス合成回路１２６では、これらクラス情報ＭＶと再量子化コードｑｉとから、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎に、その単位画素ブロック内の４画素のデータ（注目位置の画素データ）が属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。そして、このクラスコードＣＬは、係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。
【００７２】
また、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、係数選択回路１３３で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎にその単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）に対応する係数選択信号ＳＥＬが生成される。
【００７３】
すなわち、図２に示すように、バッファメモリ１０９に記憶されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）が係数選択回路１３３の特徴量検出部１４１に供給され、この特徴量検出部１４１では各フィールドのＳＤ信号を構成するＳＤ画素毎に特徴量ＣＨ＝√（ＤＲ×ＡＣＴ）が検出される。そして、特徴量検出部１４１で、ある垂直ブランキング期間で検出される１フィールド分のＳＤ信号に対応する特徴量ＣＨは特徴量メモリ１４２に格納される。
【００７４】
上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して、１０５０ｉ信号の４画素を注目画素として、推定式で得るものである。したがって、特徴量検出部１４１にてＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成する各１画素に対応した特徴量ＣＨを検出するということは、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する各４画素（注目画素）に対応した特徴量ＣＨを検出していることになる。
【００７５】
また、特徴量領域決定部１４３において、ある垂直ブランキング期間に特徴量メモリ１４２に格納された１フィールド分のＳＤ信号に対応する特徴量ＣＨが使用されて、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨの最小値ＣＨminから最大値ＣＨmaxまでの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが決定される（図６参照）。この場合、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数が略等しくなるように４つの特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの範囲が決定される。
【００７６】
そして、ある垂直ブランキング期間に特徴量メモリ１４２に格納された１フィールド分のＳＤ信号が、続く垂直有効走査期間で順次取り出されて領域検出部１４４に供給され、各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨが、上述した特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるかが検出される。この検出情報ＤＥＴは係数選択信号生成部１４５に供給される。
【００７７】
この係数選択信号生成部１４５には、さらにシステムコントローラ１０１からパラメータＱが供給される。係数選択信号生成部１４５が持っているＲＯＭ１４６には、上述したように、パラメータＱの各値に対応した、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおける解像度選択情報ＲＥＳが格納されている。係数選択信号生成部１４５では、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値に対応した解像度選択情報ＲＥＳがＲＯＭ１４６より取り出される。
【００７８】
そして、この取り出された係数選択情報ＲＥＳが、係数選択信号生成部１４５、従って係数選択回路１３３の出力となる。したがって、係数選択回路１３３からは、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎にその単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）に対応する係数選択信号ＳＥＬが出力されることとなる。この係数選択信号ＳＥＬは、係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。
【００７９】
係数メモリ１３１には、情報メモリバンク１３２から、パラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データがロードされている。このような係数データのロード動作は、例えば、パラメータＱの値が変更があって、係数メモリ１３１に格納すべき係数データの変更が必要となる場合に行われる。
【００８０】
係数メモリ１３１に上述したようにクラスコードＣＬおよび係数選択信号ＣＬが読み出しアドレス情報として供給されることで、この係数メモリ１３１からクラスコードＣＬに対応し、かつ係数選択信号ＳＥＬに対応した係数データｗｉが読み出されて推定予測演算回路１２７に供給される。この場合、ＳＥＬ＝０であるときは離散値ｍに対応した係数データが読み出され、ＳＥＬ＝１であるときは離散値ｍ＋１に対応した係数データが読み出される。
【００８１】
また、第１のタップ選択回路１２１では、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉは推定予測演算回路１２７に供給される。
【００８２】
推定予測演算回路１２７では、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１３１より読み出される４画素分の係数データｗｉとから、作成すべきＨＤ信号を構成する単位画素ブロック内の４画素のデータｙ1〜ｙ4がそれぞれ個別に演算される（（６）式参照）。そして、この推定予測演算回路１２７より順次出力される４画素のデータｙ1〜ｙ4は、後処理回路１２８に供給される。この後処理回路１２８は、推定予測演算回路１２７より順次出力される４画素のデータｙ1〜ｙ4を線順次化し、１０５０ｉ信号のフォーマットで出力する。つまり、この後処理回路１２８からは、ＨＤ信号としての１０５０ｉ信号が出力される。
【００８３】
上述したように、係数メモリ１３１にはシステムコントローラ１０１より供給されるパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データが情報メモリバンク１３２よりロードされる。そのため、ユーザがリモコン送信機２００を操作してパラメータＱの値を変更すると、それに伴って係数メモリ１３１に格納される係数データも変更され、推定予測演算回路１２７ではＨＤ信号の画素データがパラメータＱの値に対応して生成される。したがって、ユーザは、パラメータＱの値を変更することで、ＨＤ信号による画像の解像度を、従来のコントラストやシャープネスの調整のように、所望の値に任意に調整できる。
【００８４】
また、係数メモリ１３１に格納されるパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データのうち、推定予測演算回路１２７で実際にＨＤ信号の画素データを生成する際に使用する係数データが、係数選択回路１３３で生成される係数選択信号ＳＥＬに基づいて決定される。すなわち、作成すべきＨＤ信号を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺における特徴量ＣＨが不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）がいかなる特徴量領域に含まれるか、およびパラメータＱの値がｍからｍ＋１までのいずれにあるかに応じて、離散値ｍに対応した係数データを使用するか、離散値ｍ＋１に対応した係数データを使用するか決定される。因に、離散値ｍ＋１に対応した係数データは、離散値ｍに対応した係数データより、高い解像度を得るためのものである。
【００８５】
例えば、パラメータＱの値がｍに近くなる程、特徴量ＣＨが不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）が低い特徴量領域に含まれる場合だけ、離散値ｍ＋１に対応した係数データが使用される（図８参照）。これにより、不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）が高い特徴量領域に特徴量ＣＨが含まれる箇所が、不適切な解像度となることを防止でき、ＨＤ信号による画像の画質の向上を図ることができる。
【００８６】
図９は、画面内の各箇所ａ〜ｄが、図７で説明したと同様の状態にある場合において、パラメータＱの値がｍ〜ｍ＋１に変化した場合に、各箇所で離散値ｍあるいは離散値ｍ＋１のいずれに対応した係数データが使用されるかを示したものである。
【００８７】
Ｑ＝ｍである場合には、図９（ａ）に示すように、ａ〜ｄの全ての箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＜Ｑ≦ｍ＋０．２５である場合には、図９（ｂ）に示すように、ａの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｂ〜ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＋０．２５＜Ｑ≦ｍ＋０．５である場合には、図９（ｃ）に示すように、ａ，ｂの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｃ，ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＋０．５＜Ｑ≦ｍ＋０．７５である場合には、図９（ｄ）に示すように、ａ〜ｃの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。さらに、ｍ＋０．７５＜Ｑ≦ｍ＋１である場合には、図９（ｅ）に示すように、ａ〜ｄの全て箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用される。
【００８８】
なお、上述実施の形態においては、注目画素の周辺における高周波成分量に関係する特徴量ＣＨとして√（ＤＲ×ＡＣＴ）で表されるものを使用したものであるが、これに限定されるものではない。この特徴量ＣＨとしては、同じ解像度を得るための係数データを使用してＨＤ信号を得る場合に、不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）を段階的に分類できるものであればよい。
【００８９】
また、上述実施の形態においては、説明を簡単にするため、特徴量ＣＨの最小値ＣＨminから最大値ＣＨmaxまでの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄを決定し（図６参照）、またそれに対応してパラメータＱの各離散値の間を４つの範囲に分割した（図８参照）ものを示したが、これらの個数は実際にはもっと多くされ、例えば１０とされる。
【００９０】
また、上述実施の形態においては、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄが略等しくなるようにしたが、必ずしも等しくする必要はない。ただし、個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄを略等しくすることで、パラメータＱの値の変化に比例したＨＤ画像の解像度変化を期待できる。
【００９１】
次に、情報メモリバンク１３２に蓄積されるパラメータＱの０，１，・・・，８の各離散値に対応した、９つの解像度に対応する係数データの生成方法について説明する。この係数データは、予め学習によって生成されたものである。
【００９２】
まず、この学習方法について説明する。（６）式の推定式に基づく係数データｗi（ｉ＝１〜ｎ）を最小二乗法により求める例を示すものとする。一般化した例として、Ｘを入力データ、Ｗを係数データ、Ｙを予測値として、（７）式の観測方程式を考える。この（７）式において、ｍは学習データの数を示し、ｎは予測タップの数を示している。
【００９３】
【数５】
【００９４】
（７）式の観測方程式により収集されたデータに最小二乗法を適用する。この（７）式の観測方程式をもとに、（８）式の残差方程式を考える。
【００９５】
【数６】
【００９６】
（８）式の残差方程式から、各ｗiの最確値は、（９）式のｅ2を最小にする条件が成り立つ場合と考えられる。すなわち、（１０）式の条件を考慮すればよいわけである。
【００９７】
【数７】
【００９８】
つまり、（１０）式のｉに基づくｎ個の条件を考え、これを満たすｗ1，ｗ2，・・・，ｗnを算出すればよい。そこで、（８）式の残差方程式から、（１１）式が得られる。さらに、（１１）式と（７）式とから、（１２）式が得られる。
【００９９】
【数８】
【０１００】
そして、（８）式と（１２）式とから、（１３）式の正規方程式が得られる。
【０１０１】
【数９】
【０１０２】
（１３）式の正規方程式は、未知数の数ｎと同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各ｗiの最確値を求めることができる。この場合、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）等を用いて連立方程式を解くことになる。
【０１０３】
図１０は、上述した概念で係数データを生成する係数データ生成装置１５０を示している。この係数データ生成装置１５０は、教師信号としてのＨＤ信号（１０５０ｉ信号）が入力される入力端子１５１と、このＨＤ信号に対して水平および垂直の間引き処理を行って、生徒信号としてのＳＤ信号を得るＳＤ信号生成回路１５２とを有している。
【０１０４】
このＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータＱが制御信号として供給される。このパラメータＱは、図１に示すテレビ受信機１００で、ユーザのリモコン送信機２００の操作によってシステムコントローラ１０１より出力されるパラメータＱに対応したものである。ただし、ここでは、パラメータＱの値として０，１，・・・，８の９つの離散値のみをとる。
【０１０５】
このＳＤ信号生成回路１５２では、パラメータＱの値に対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に使用されるフィルタの水平および垂直の帯域が可変される。このフィルタは、例えば水平帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタと垂直帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタとから構成される。この１次元ガウシアンフィルタは、（１４）式で示される。
【０１０６】
【数１０】
【０１０７】
この場合、Ｑの離散的な値に対応して標準偏差σの値を段階的に変えることで、Ｑの離散的な値に対応した周波数特性を持つ１次元ガウシアンフィルタを得ることができる。この場合、パラメータＱの値が大きくなる程、水平および垂直の帯域が狭くなるようにされる。これにより、パラメータＱの値が大きくなる程、解像度の高いＨＤ信号を得るための係数データを生成できる。
【０１０８】
また、係数データ生成装置１５０は、ＳＤ信号生成回路１５２より出力されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５を有している。これら第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５は、上述した画像信号処理部１１０の第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３と同様に構成される。
【０１０９】
また、係数データ生成装置１５０は、第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１５７を有している。この空間クラス検出回路１５７は、上述した画像信号処理部１１０の空間クラス検出回路１２４と同様に構成される。この空間クラス検出回路１５７からは、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データ毎の再量子化コードｑｉが空間クラスを示すクラス情報として出力される。
【０１１０】
また、係数データ生成装置１５０は、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報ＭＶを出力する動きクラス検出回路１５８を有している。この動きクラス検出回路１５８は、上述した画像信号処理部１１０の動きクラス検出回路１２５と同様に構成される。この動きクラス検出回路１５８では、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）からフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対してしきい値処理が行われて動きの指標である動きクラスが検出される。
【０１１１】
また、係数データ生成装置１５０は、空間クラス検出回路１５７より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑｉと、動きクラス検出回路１５８より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１５９を有している。このクラス合成回路１５９も、上述した画像信号処理部１１０のクラス合成回路１２６と同様に構成される。
【０１１２】
また、係数データ生成装置１５０は、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目位置の画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、クラス毎に、ｎ個の係数データｗｉを得るための正規方程式（（１３）式参照）を生成する正規方程式生成部１６０を有している。
【０１１３】
この場合、１個のＨＤ画素データｙとそれに対応するｎ個の予測タップ画素データとの組み合わせで上述した学習データが生成され、従って正規方程式生成部１６０では多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。なお、図示せずも、第１のタップ選択回路１５３の前段に時間合わせ用の遅延回路を配置することで、この第１のタップ選択回路１５３から正規方程式生成部１６０に供給されるＳＤ画素データｘｉのタイミング合わせが行われる。
【０１１４】
また、係数データ生成装置１５０は、正規方程式生成部１６０でクラス毎に生成された正規方程式のデータが供給され、クラス毎に生成された正規方程式を解いて、各クラスの係数データｗｉを求める係数データ決定部１６１と、この求められた係数データｗｉを記憶する係数メモリ１６２とを有している。係数データ決定部１６１では、正規方程式が例えば掃き出し法などによって解かれて、係数データｗｉが求められる。
【０１１５】
図１０に示す係数データ生成装置１５０の動作を説明する。入力端子１５１には教師信号としてのＨＤ信号（１０５０ｉ信号）が供給され、そしてこのＨＤ信号に対してＳＤ信号生成回路１５２で水平および垂直の間引き処理が行われて生徒信号としてのＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成される。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータＱが制御信号として供給され、パラメータＱの離散的な値に対応して、水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていく。
【０１１６】
このＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１５４で、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１５７に供給される。この空間クラス検出回路１５７では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑｉが得られる（（１）式参照）。
【０１１７】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されたＳＤ信号より、第３のタップ選択回路１５５で、ＨＤ信号における注目位置の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１５８に供給される。この動きクラス検出回路１５８では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【０１１８】
このクラス情報ＭＶと上述した再量子化コードｑｉはクラス合成回路１５９に供給される。このクラス合成回路１５９では、これらクラス情報ＭＶと再量子化コードｑｉとから、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。
【０１１９】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号より、第１のタップ選択回路１５３で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。そして、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目位置の画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、正規方程式生成部１６０では、クラス毎に、ｎ個の係数データｗｉを生成するための正規方程式が生成される。
【０１２０】
そして、係数データ決定部１６１でその正規方程式が解かれ、各クラスの係数データｗｉが求められ、その係数データｗｉはクラス別にアドレス分割された係数メモリ１６２に記憶される。
【０１２１】
このように、図１０に示す係数データ生成装置１５０においては、図１の画像信号処理部１１０の情報メモリバンク１３２に記憶される各クラスの係数データｗｉを生成できる。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号の水平および垂直の帯域をパラメータＱの値によって段階的に変化させることができる。そのため、パラメータＱの値を０，１，・・・，８に順次変化させてクラス毎の係数データｗｉを決定していくことで、パラメータＱの０，１，・・・，８の離散的な値に対応した各クラスの係数データｗｉを生成できる。
【０１２２】
なお、図１の画像信号処理部１１０における処理を、例えば図１１に示すような画像信号処理装置３００によって、ソフトウェアで実現することも可能である。
【０１２３】
まず、図１１に示す画像信号処理装置３００について説明する。この画像信号処理装置３００は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ３０１と、このＣＰＵ３０１の動作プログラムや係数データ等が格納されたＲＯＭ（read only memory）３０２と、ＣＰＵ３０１の作業領域を構成するＲＡＭ（random access memory）３０３とを有している。これらＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２およびＲＡＭ３０３は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０１２４】
また、画像信号処理装置３００は、外部記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３０５と、フロッピー（Ｒ）ディスク３０６をドライブするフロッピー（Ｒ）ディスクドライブ（ＦＤＤ）３０７とを有している。これらドライブ３０５，３０７は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０１２５】
また、画像信号処理装置３００は、インターネット等の通信網４００に有線または無線で接続する通信部３０８を有している。この通信部３０８は、インタフェース３０９を介してバス３０４に接続されている。
【０１２６】
また、画像信号処理装置３００は、ユーザインタフェース部を備えている。このユーザインタフェース部は、リモコン送信機２００からのリモコン信号ＲＭを受信するリモコン信号受信回路３１０と、ＬＣＤ（liquid crystal display）等からなるディスプレイ３１１とを有している。受信回路３１０はインタフェース３１２を介してバス３０４に接続され、同様にディスプレイ３１１はインタフェース３１３を介してバス３０４に接続されている。
【０１２７】
また、画像信号処理装置３００は、ＳＤ信号を入力するための入力端子３１４と、ＨＤ信号を出力するための出力端子３１５とを有している。入力端子３１４はインタフェース３１６を介してバス３０４に接続され、同様に出力端子３１５はインタフェース３１７を介してバス３０４に接続される。
【０１２８】
ここで、上述したようにＲＯＭ３０２に処理プログラムや係数データ等を予め格納しておく代わりに、例えばインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードし、ハードディスクやＲＡＭ３０３に蓄積して使用することもできる。また、これら処理プログラムや係数データ等をフロッピー（Ｒ）ディスク３０６で提供するようにしてもよい。
【０１２９】
また、処理すべきＳＤ信号を入力端子３１４より入力する代わりに、予めハードディスクに記録しておき、あるいはインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードしてもよい。また、処理後のＨＤ信号を出力端子３１５に出力する代わり、あるいはそれと並行してディスプレイ３１１に供給して画像表示をしたり、さらにはハードディスクに格納したり、通信部３０８を介してインターネットなどの通信網４００に送出するようにしてもよい。
【０１３０】
図１２のフローチャートを参照して、図１１に示す画像信号処理装置３００における、ＳＤ信号よりＨＤ信号を得るため処理手順を説明する。
まず、ステップＳＴ１で、処理を開始し、ステップＳＴ２で、ＳＤ画素データをフィールド単位で入力する。このＳＤ画素データが入力端子３１４より入力される場合には、このＳＤ画素データをＲＡＭ３０３に一時的に格納する。また、このＳＤ画素データがハードディスクに記録されている場合には、ハードディスクドライブ３０７でこのＳＤ画素データを読み出し、ＲＡＭ３０３に一時的に格納する。そして、ステップＳＴ３で、入力ＳＤ画素データの全フィールドの処理が終わっているか否かを判定する。処理が終わっているときは、ステップＳＴ４で、処理を終了する。一方、処理が終わっていないときは、ステップＳＴ５に進む。
【０１３１】
ステップＳＴ５では、ユーザがリモコン送信機２００を操作して入力したパラメータＱの値を例えばＲＡＭ３０３より読み込む。そして、ステップＳＴ６で、読み込んだパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データを読み出し、ＲＡＭ３０３に一時的に格納する。
【０１３２】
次に、ステップＳＴ７で、ステップＳＴ２で入力された１フィールド分のＳＤ画素データより、各ＳＤ画素の特徴量ＣＨ（√（ＤＲ×ＡＣＴ））を求め、さらに各ＳＤ画素の特徴量ＣＨを用いて、４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄを決定する（図６参照）。なお、各ＳＤ画素の特徴量ＣＨは、後のステップでさらに使用するので、ＲＡＭ３０３に格納しておく。
【０１３３】
次に、ステップＳＴ８で、ステップＳＴ２で入力されたＳＤ画素データより、生成すべき各ＨＤ画素データ（注目画素データ）に対応して、クラスタップおよび予測タップの画素データを取得する。そして、ステップＳＴ９で、入力されたＳＤ画素データの全領域においてＨＤ画素データを得る処理が終了したか否かを判定する。処理が終了していないときは、ステップＳＴ１０に進む。
【０１３４】
このステップＳＴ１０では、生成すべき各ＨＤ画素データ（注目位置の画素データ）に対応するＳＤ画素の特徴量ＣＨが、上述の４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄのいずれに含まれるかを検出する。そして、ステップＳＴ１１で、その検出情報ＤＥＴとパラメータＱの値とから、離散値ｍ，ｍ＋１のいずれに対応した係数データを使用するかの係数選択信号ＳＥＬを生成する。
【０１３５】
次に、ステップＳＴ１２で、ステップＳＴ８で取得されたクラスタップのＳＤ画素データからクラスコードＣＬを生成する。そして、ステップ１３で、ステップＳＴ１１で生成された係数選択信号ＳＥＬで示される離散値に対応した係数データであって、ステップＳＴ１２で生成されたクラスコードＣＬで示されるクラスの係数データと、予測タップのＳＤ画素データを使用して、推定式（（６）式参照）により、パラメータＱの値に対応したＨＤ画素データを生成し、その後にステップＳＴ８に戻って、上述したと同様の処理を繰り返す。
【０１３６】
また、ステップＳＴ９で、処理が終了しているときは、ステップＳＴ２に戻り、次のフィールドのＳＤ画素データの入力処理に移る。
【０１３７】
このように、図１２に示すフローチャートに沿って処理をすることで、入力されたＳＤ信号を構成するＳＤ画素データを処理して、ＨＤ信号を構成するＨＤ画素データを得ることができる。上述したように、このように処理して得られたＨＤ信号は出力端子３１５に出力されたり、ディスプレイ３１１に供給されてそれによる画像が表示されたり、さらにはハードディスクドライブ３０５に供給されてハードディスクに記録されたりする。
【０１３８】
なお、上述実施の形態においては、ＨＤ信号を生成する際の推定式として線形一次方程式を使用したものを挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば推定式として高次方程式を使用するものであってもよい。
【０１３９】
また、上述実施の形態においては、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する例を示したが、この発明はそれに限定されるものでなく、推定式を使用して第１の画像信号を第２の画像信号に変換するその他の場合にも同様に適用できることは勿論である。
【０１４０】
【発明の効果】
この発明によれば、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に、画像の解像度を示すパラメータの値に対応した係数データを用いて第２の画像信号における注目位置の画素データを算出するものであり、ユーザはパラメータの値を変更することで画像の解像度を所望の値に任意に調整できる。また、この発明によれば、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量により、パラメータの値に対応した複数の係数データ候補から一つの係数データを選択して使用するものであり、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止でき、画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としてのテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】係数選択回路の構成を示すブロック図である。
【図３】特徴量を構成するダイナミックレンジＤＲの説明に供する図である。
【図４】特徴量を構成するアクティビティＡＣＴの説明に供する図である。
【図５】ダイナミックレンジとアクティビティの検出部分のモデルを示す図である。
【図６】１フィールドの全ＳＤ画素に対応する特徴量のヒストグラムモデルを示す図である。
【図７】画面内の各特徴量領域内の箇所と破綻度合いの一例を示す図である。
【図８】係数選択信号生成部が持つＲＯＭ内の解像度選択情報を模式的に表した図である。
【図９】解像度を示すパラメータＱの値の変化に対する、画面内の各箇所で使用される係数データの変化を説明するための図である。
【図１０】係数データ生成装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】ソフトウェアで実現するための画像信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】画像信号処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】５２５ｉ信号と１０５０ｉ信号の画素位置関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１００・・・テレビ受信機、１０１・・・システムコントローラ、１０２・・・リモコン信号受信回路、１０５・・・受信アンテナ、１０６・・・チューナ、１０９・・・バッファメモリ、１１０・・・画像信号処理部、１１１・・・ディスプレイ部、１２１・・・第１のタップ選択回路、１２２・・・第２のタップ選択回路、１２３・・・第３のタップ選択回路、１２４・・・空間クラス検出回路、１２５・・・動きクラス検出回路、１２６・・・クラス合成回路、１２７・・・推定予測演算回路、１２８・・・後処理回路、１３１・・・係数メモリ、１３２・・・情報メモリバンク、１３３・・・係数選択回路、１４１・・・特徴量検出部、１４２・・・特徴量メモリ、１４３・・・特徴量領域決定部、１４４・・・領域検出部、１４５・・・係数選択信号生成部、１５０・・・係数データ生成装置、１５１・・・入力端子、１５２・・・ＳＤ信号生成回路、１５３・・・第１のタップ選択回路、１５４・・・第２のタップ選択回路、１５５・・・第３のタップ選択回路、１５７・・・空間クラス検出回路、１５８・・・動きクラス検出回路、１５９・・・クラス合成回路、１６０・・・正規方程式生成部、１６１・・・係数データ決定部、１６２・・・係数メモリ、２００・・・リモコン送信機、３００・・・画像信号処理装置、３０１・・・ＣＰＵ、３０２・・・ＲＯＭ、３０３・・・ＲＡＭ、３０４・・・バス、３０５・・・ハードディスクドライブ、３０７・・・フロッピー（Ｒ）ディスクドライブ、３０８・・・通信部、３０９，３１２，３１３，３１６，３１７・・・インタフェース、３１０・・・リモコン信号受信回路、３１１・・・ディスプレイ、３１４・・・入力端子、３１５・・・出力端子、４００・・・通信網
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換する際に適用して好適な画像信号処理装置、画像信号処理方法およびそれを使用した画像表示装置、並びに情報提供媒体に関する。詳しくは、第１の画像信号を第２の画像信号に変換する際に、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出し、画像の解像度を示すパラメータの他に検出された特徴量をも参照して第２の画像信号における注目位置の画素データを生成することによって、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止するようにした画像信号処理装置等に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば５２５ｉ信号というＳＤ(Standard Definition）信号を、１０５０ｉ信号というＨＤ(High Definition)信号に変換するフォーマット変換が提案されている。５２５ｉ信号は、ライン数が５２５本でインタレース方式の画像信号を意味し、１０５０ｉ信号は、ライン数が１０５０本でインタレース方式の画像信号を意味する。
【０００３】
図１３は、５２５ｉ信号と１０５０ｉ信号の画素位置関係を示している。ここで、大きなドットが５２５ｉ信号の画素であり、小さなドットが１０５０ｉ信号の画素である。また、奇数フィールドの画素位置を実線で示し、偶数フィールドの画素位置を破線で示している。５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して１０５０ｉ信号の４画素を得る必要がある。
【０００４】
従来、上述したようなフォーマット変換を行うために、５２５ｉ信号の画素データより１０５０ｉ信号の画素データを得る際に、５２５ｉ信号の画素に対する１０５０ｉ信号の各画素の位相に対応した推定式の係数データをメモリに格納しておき、この係数データを用いて推定式によって１０５０ｉ信号の画素データを求めることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように推定式によって１０５０ｉ信号の画素データを求めるものにおいては、この１０５０ｉ信号による画像の解像度は固定されており、従来のコントラストやシャープネス等の調整のように、画像内容等に応じて所望の解像度とすることができなかった。
【０００６】
そこで、この発明では、画像の解像度をユーザが所望の値に任意に調整できるようにすると共に、画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止するようにした画像信号処理装置等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像信号処理装置は、複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理装置であって、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、この第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段と、特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段とを備えるものである。
【０００８】
例えば、画素データ生成手段は、解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補を発生する係数データ候補発生手段と、特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに基づいて、複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定する解像度特定手段と、係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、解像度特定手段で特定された解像度に対応する係数データを選択する係数データ選択手段と、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データを選択する第２のデータ選択手段と、この第２のデータ選択手段で選択された複数の第２の画素データと係数データ選択手段で選択された係数データとを用いて、推定式に基づいて上記注目位置の画素データを算出する演算手段とを有するものである。
【０００９】
また、この発明に係る画像信号処理方法は、複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理方法であって、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のステップと、この第１のステップで選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する第２のステップと、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する第３のステップと、第２のステップで検出された特徴量と第３のステップで出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する第４のステップとを備えるものである。
【００１０】
また、この発明に係る画像表示装置は、複数の画素データからなる第１の画像信号を入力する画像信号入力手段と、この画像信号入力手段から入力された第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換して出力する画像信号処理手段と、この画像信号処理手段から出力される第２の画像信号による画像を画像表示素子に表示する画像表示手段と、第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段とを備えるものである。そして、画像信号処理手段は、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、この第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、この特徴量検出手段で検出された特徴量と解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段とを有するものである。
【００１１】
また、この発明におけるプログラムは、上述の画像信号処理方法をコンピュータに実行させるためのものである。また、この発明に係るコンピュータ読み取り可能な媒体は、上述のプログラムを記録したものである。
【００１２】
この発明において、第１の画像信号に基づいて第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データが抽出され、この複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量が検出される。この特徴量は、例えば複数の第１の画素データ内の隣接画素の絶対値和と、複数の第１の画素データ内のダイナミックレンジとを使用して求められる。
【００１３】
また、解像度パラメータ出力手段から、第２の情報信号による画像の解像度を示すパラメータが出力される。この解像度パラメータ出力手段からは、例えばキー入力操作あるいはつまみの回転操作によって、解像度を示すパラメータが発生される。
【００１４】
そして、上述した特徴量とパラメータに対応して、第２の画像信号における注目位置の画素データが生成される。例えば、以下のようにして、画素データが生成される。
【００１５】
すなわち、パラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補が発生される。例えば、パラメータの値が、離散的な第１の値と第２の値との間にある場合、それら第１の値と第２の値に対応する解像度を得るための２つの推定式の係数データが係数データ候補として発生される。
【００１６】
そして、特徴量とパラメータに基づいて、複数の代表的な解像度のうち一つの解像度が特定される。例えば、パラメータのそれぞれの値に対応した複数の特徴量領域における解像度選択情報が格納手段に格納されており、これを使用して解像度の特定が行われる。例えば、上述した第２の値に対応した解像度が第１の値に対応した解像度より高い場合、特徴量が小さい程、パラメータの値が小さくとも、第２の解像度に特定される確率が高くなる。
【００１７】
そして、係数データ候補の中から、特定された解像度に対応する係数データが選択される。このように選択された係数データと、第１の画像信号に基づいて選択された第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データとを用いて、推定式に基づいて、第２の画像信号における注目位置の画素データが算出される。
【００１８】
このように、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に、画像の解像度を示すパラメータの値に対応した係数データを用いて第２の画像信号における注目位置の画素データを算出するものであり、ユーザはパラメータの値を変更することで画像の解像度を所望の値に任意に調整できる。また、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量により、パラメータの値に対応した複数の係数データ候補から一つの係数データを選択して使用するものであり、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのテレビ受信機１００の構成を示している。このテレビ受信機１００は、放送信号より５２５ｉ信号というＳＤ信号を得、この５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号というＨＤ信号に変換し、その１０５０ｉ信号による画像を表示するものである。
【００２０】
テレビ受信機１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するためのシステムコントローラ１０１と、リモートコントロール信号を受信するリモコン信号受信回路１０２とを有している。リモコン信号受信回路１０２は、システムコントローラ１０１に接続され、リモコン送信機２００よりユーザの操作に応じて出力されるリモートコントロール信号ＲＭを受信し、その信号ＲＭに対応する操作信号をシステムコントローラ１０１に供給するように構成されている。
【００２１】
また、テレビ受信機１００は、受信アンテナ１０５と、この受信アンテナ１０５で捕らえられた放送信号（ＲＦ変調信号）が供給され、選局処理、中間周波増幅処理、検波処理等を行ってＳＤ信号（５２５ｉ信号）を得るチューナ１０６と、このチューナ１０６より出力されるＳＤ信号を一時的に保存するためのバッファメモリ１０９とを有している。
【００２２】
また、テレビ受信機１００は、バッファメモリ１０９に一時的に保存されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）を、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する画像信号処理部１１０と、この画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号による画像を表示するディスプレイ部１１１と、このディスプレイ部１１１の画面上に文字、図形などの表示を行うための表示信号ＳＣＨを発生させるためのＯＳＤ(On Screen Display)回路１１２と、その表示信号ＳＣＨを上述した画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号に合成してディスプレイ部１１１に供給するための合成器１１３とを有している。ディスプレイ部１１１は、例えばＣＲＴ（cathode-ray tube)ディスプレイ、あるいはＬＣＤ（liquid crystal display）等のフラットパネルディスプレイで構成されている。
【００２３】
図１に示すテレビ受信機１００の動作を説明する。
チューナ１０６より出力されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）は、バッファメモリ１０９に供給されて一時的に保存される。そして、このバッファメモリ１０９に一時的に記憶されたＳＤ信号は画像信号処理部１１０に供給され、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換される。すなわち、画像信号処理部１１０では、ＳＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＳＤ画素データ」という）から、ＨＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＨＤ画素データ」という）が得られる。この画像信号処理部１１０より出力されるＨＤ信号はディスプレイ部１１１に供給され、このディスプレイ部１１１の画面上にはそのＨＤ信号による画像が表示される。
【００２４】
また、ユーザは、リモコン送信機２００の操作によって、ディスプレイ部１１１の画面上に表示される画像の解像度を調整できる。例えば、解像度選択モードで、アップキーおよびダウンキーの押圧操作、あるいはジョグダイヤル等のつまみの回転操作をすることで、システムコントローラ１０１から画像信号処理部１１０に供給される、解像度を示すパラメータＱの値を変更できる。
【００２５】
画像信号処理部１１０では、後述するように、ＨＤ画素データが推定式によって算出されるが、この推定式の係数データとして、上述したパラメータＱの値に対応したものが使用される。これにより、画像信号処理部１１０から出力されるＨＤ信号による画像の解像度は、パラメータＱの値に対応したものとなる。
【００２６】
なお、ユーザのリモコン送信機２００の操作によってパラメータＱの値の変更が行われている状態では、ディスプレイ部１１１の画面上に、パラメータＱの値の表示が行われる。ここでは図示しないが、この表示は数値または棒グラフ等を用いて行われる。ユーザは、この表示を参照して、パラメータＱの値を変更できる。
【００２７】
このように画面上にパラメータＱの値を表示する際、システムコントローラ１０１は表示データをＯＳＤ回路１１２に供給する。ＯＳＤ回路１１２は、その表示データに基づいて表示信号ＳＣＨを発生し、この表示信号ＳＣＨを合成器１１３を介してディスプレイ部１１１に供給することとなる。
【００２８】
次に、画像信号処理部１１０の詳細を説明する。この画像信号処理部１１０は、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に係る注目画素の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３を有している。
【００２９】
第１のタップ選択回路１２１は、予測に使用するＳＤ画素（「予測タップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第２のタップ選択回路１２２は、ＳＤ画素データのレベル分布パターンに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「空間クラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第３のタップ選択回路１２３は、動きに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「動きクラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。なお、空間クラスを複数フィールドに属するＳＤ画素データを使用して決定する場合には、この空間クラスにも動き情報が含まれることになる。
【００３０】
また、画像信号処理部１１０は、第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１２４を有している。
【００３１】
空間クラス検出回路１２４では、例えば、各ＳＤ画素データを、８ビットデータから２ビットデータに圧縮するような演算が行われる。そして、空間クラス検出回路１２４からは、各ＳＤ画素データに対応した圧縮データが空間クラスのクラス情報として出力される。本実施の形態においては、ＡＤＲＣ（Adaptive Dynamic Range Coding）によって、データ圧縮が行われる。なお、情報圧縮手段としては、ＡＤＲＣ以外にＤＰＣＭ（予測符号化）、ＶＱ（ベクトル量子化）等を用いてもよい。
【００３２】
本来、ＡＤＲＣは、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）向け高性能符号化用に開発された適応再量子化法であるが、信号レベルの局所的なパターンを短い語長で効率的に表現できるので、上述したデータ圧縮に使用して好適なものである。ＡＤＲＣを使用する場合、空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の最大値をＭＡＸ、その最小値をＭＩＮ、空間クラスタップのデータのダイナミックレンジをＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ＋１）、再量子化ビット数をＰとすると、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データｋｉに対して、（１）式の演算により、圧縮データとしての再量子化コードｑｉが空間クラスのクラス情報として得られる。ただし、（１）式において、[ ]は切り捨て処理を意味している。空間クラスタップのデータとして、Ｎａ個のＳＤ画素データがあるとき、ｉ＝１〜Ｎａである。
ｑｉ＝［（ｋｉ−ＭＩＮ＋０．５）．２P／ＤＲ］ ・・・（１）
【００３３】
また、画像信号処理部１１０は、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報を出力する動きクラス検出回路１２５を有している。
【００３４】
この動きクラス検出回路１２５では、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）ｍｉ，ｎｉからフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対してしきい値処理が行われて動きの指標である動きクラスが検出される。すなわち、動きクラス検出回路１２５では、（２）式によって、差分の絶対値の平均値ＡＶが算出される。第３のタップ選択回路１２３で、例えばクラスタップのデータとして、６個のＳＤ画素データｍ１〜ｍ６と、その１フレーム前の６個のＳＤ画素データｎ１〜ｎ６が取り出されるとき、（２）式におけるＮｂは６である。
【００３５】
【数１】
そして、動きクラス検出回路１２５では、上述したように算出された平均値ＡＶが１個または複数個のしきい値と比較されて動きクラスのクラス情報ＭＶが得られる。例えば、３個のしきい値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３（ｔｈ１＜ｔｈ２＜ｔｈ３）が用意され、４つの動きクラスを検出する場合、ＡＶ≦ｔｈ１のときはＭＶ＝０、ｔｈ１＜ＡＶ≦ｔｈ２のときはＭＶ＝１、ｔｈ２＜ＡＶ≦ｔｈ３のときはＭＶ＝２、ｔｈ３＜ＡＶのときはＭＶ＝３とされる。
【００３７】
また、画像信号処理部１１０は、空間クラス検出回路１２４より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑｉと、動きクラス検出回路１２５より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）の画素データ（注目位置の画素データ）が属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１２６を有している。
【００３８】
このクラス合成回路１２６では、（３）式によって、クラスコードＣＬの演算が行われる。なお、（３）式において、Ｎａは空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の個数、ＰはＡＤＲＣにおける再量子化ビット数を示している。
【００３９】
【数２】
また、画像信号処理部１１０は、係数メモリ１３１を有している。この係数メモリ１３１は、後述する推定予測演算回路１２７で使用される推定式の係数データを格納するものである。この係数データは、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）を、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する際に使用する情報である。この係数メモリ１３１には、クラス合成回路１２６より出力されるクラスコードＣＬおよび後述する係数選択回路１３３より出力される係数選択信号ＳＥＬが、読み出しアドレス情報として供給される。この係数メモリ１３１からはクラスコードＣＬおよび係数選択信号ＳＥＬに対応した係数データｗｉが読み出され、推定予測演算回路１２７に供給される。
【００４１】
また、画像信号処理部１１０は、情報メモリバンク１３２を有している。本実施の形態においては、パラメータＱは０〜８の間で変更可能とされる。情報メモリバンク１３２には、パラメータＱの０，１，・・・，８の各離散値に対応した、９つの解像度における各クラスの係数データが予め蓄えられている。ここで、パラメータＱの値が大きくなるほど解像度が高くなっていくものとする。この９つの解像度に対応する係数データの生成方法については後述する。
【００４２】
なお、上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して１０５０ｉ信号の４画素を得る必要がある。そのため、ある解像度におけるあるクラスの係数データは、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおける１０５０ｉ信号を構成する２×２の単位画素ブロック内の４画素に対応した係数データからなっている。この２×２の単位画素ブロック内の４画素は、５２５ｉ信号の画素に対応して互いに異なる位相関係になっている。この複数の解像度に対応する係数データの生成方法については後述する。
【００４３】
上述したように、ユーザは、リモコン送信機２００の操作部において、アップキーおよびダウンキーの押圧操作、またはジョグダイヤル等のつまみの回転操作をすることで、システムコントローラ１０１から画像信号処理部１１０に供給されるパラメータＱの値を変更できる。情報メモリバンク１３２には、そのパラメータＱが供給され、この情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１には、パラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した係数データがロードされる。
【００４４】
すなわち、０≦Ｑ≦１であるときはＱ＝０，１に対応した係数データが、１＜Ｑ≦２であるときはＱ＝１，２に対応した係数データが、２＜Ｑ≦３であるときはＱ＝２，３に対応した係数データが、３＜Ｑ≦４であるときはＱ＝３，４に対応した係数データが、４＜Ｑ≦５であるときはＱ＝４，５に対応した係数データが、５＜Ｑ≦６であるときはＱ＝５，６に対応した係数データが、６＜Ｑ≦７であるときはＱ＝６，７に対応した係数データが、７＜Ｑ≦８であるときはＱ＝７，８に対応した係数データが、情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１にロードされる。
【００４５】
また、画像信号処理部１１０は、係数選択信号ＳＥＬを発生する係数選択回路１３３を有している。この係数選択信号ＳＥＬは、上述したように係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給されるものであり、情報メモリバンク１３２から係数メモリ１３１にロードされて格納された、パラメータＱの２つの離散値に対応した係数データのうち一つの係数データを選択するために使用される。
【００４６】
図２は、係数選択回路１３３の構成を示している。この係数選択回路１３３は、特徴量検出部１４１、特徴量メモリ１４２、特徴量領域決定部１４３、領域検出部１４４および係数選択信号生成部１４５とからなっている。
【００４７】
特徴量検出部１４１は、バッファメモリ１０９に一時的に記憶される各フィールドのＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成するＳＤ画素毎に特徴量ＣＨを検出するものである。本実施の形態において、あるＳＤ画素（着目画素）に対応した特徴量ＣＨは、そのＳＤ画素を中心とした所定サイズのブロック内のダイナミックレンジＤＲとアクティビティＡＣＴの乗算値の平方根をとった値（√（ＤＲ×ＡＣＴ）とする。ブロックサイズは、例えば５×５とする。
【００４８】
ダイナミックレンジＤＲは、図３に示すように、着目画素を中心とした５×５のブロック内に含まれる２５個のＳＤ画素のデータｘi-2,j+2〜ｘi+2,j-2の中で、最大値をＭＡＸ、最小値をＭＩＮとするとき、（４）式で定義される。図３では、着目画素の座標を（ｉ，ｊ）としている。
ＤＲ＝ＭＡＸ−ＭＩＮ ・・・（４）
【００４９】
アクティビティＡＣＴは、図４に示すように、着目画素の座標を（ｉ，ｊ）とし、この着目画素を中心とした５×５のブロック内に含まれる２５個のＳＤ画素のデータをｘi-2,j+2〜ｘi+2,j-2とするとき、（５）式で定義される。ここで、ｉ1＝ｉ−２，・・・，ｉ＋１、ｉ2＝ｉ−２，・・・，ｉ＋２、ｊ1＝ｊ−２，・・・，ｊ＋２、ｊ2＝ｊ−２，・・・，ｊ＋１である。
【００５０】
【数３】
図５は、ダイナミックレンジＤＲおよびアクティビティＡＣＴによる検出部分のモデルを示している。ダイナミックレンジＤＲを用いると、図５中の右上の太線で示したように、画像の輪郭が検出される。一方、アクティビティＡＣＴを用いると、図５中の右下の太い線で示したように、画像の低周波領域に囲まれた高周波領域が検出される。特徴量ＣＨは上述したように、√（ＤＲ×ＡＣＴ）で定義されるため、この特徴量ＣＨを用いると、画像の輪郭および画像の低周波領域に囲まれた高周波領域の両方が検出されることとなる。
【００５２】
上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して、１０５０ｉ信号の４画素を注目画素として、推定式で得るものである。したがって、特徴量検出部１４１にてＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成する各１画素に対応した特徴量ＣＨを検出するということは、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する各４画素（注目画素）の周辺における高周波成分量に関係する特徴量ＣＨを検出していることになる。
【００５３】
特徴量検出部１４１は、バッファメモリ１０９に記憶されるあるフィールドのＳＤ信号に対する特徴量ＣＨの検出処理を例えば垂直ブランキング期間で行う。特徴量メモリ１４２は、特徴量検出部１４１においてある垂直ブランキング期間に検出される１フィールド分の各ＳＤ画素に対応した特徴量ＣＨを格納するものである。
【００５４】
また、特徴量領域決定部１４３は、特徴量メモリ１４２に格納された、あるフィールドの全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨを用いて、特徴量ＣＨの最小値から最大値までの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域を決定するものである。特徴量領域決定部１４３は、この特徴量領域の決定処理を垂直ブランキング期間で行う。この場合、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数が略等しくなるように、４つの特徴量領域が決定される。
【００５５】
図６は、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのヒストグラムモデルを示している。ＣＨminは特徴量ＣＨの最小値、ＣＨmaxは特徴量ＣＨの最大値を示している。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは４つの特徴量領域であり、Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄは全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数を示している。この場合、個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄが略等しくなるように、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが決定されることとなる。
【００５６】
ここで、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの意義について考えてみる。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの順に特徴量ＣＨが大きく、高域成分量が多いことから、画面全体で同じ解像度を得るための係数データを用いてＳＤ画素データからＨＤ画素データを生成する場合、Ｒｄ側の特徴量領域内の特徴量ＣＨが検出される箇所ほど不適切な解像度となりやすい。図７のａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの特徴量領域内の特徴量ＣＨが検出される画面内の箇所を示している。これら各箇所における不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）をｐa，ｐb，ｐc，ｐdとすると、ｐa＜ｐb＜ｐc＜ｐdの関係となる。
【００５７】
領域検出部１４４は、特徴量検出部１４１においてある垂直ブランキング期間に検出されて特徴量メモリ１４２に格納された各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨを、続く垂直有効走査期間で順次取り出し、各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨが、上述した特徴量領域決定部１４３で決定された特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるかを検出し、その検出情報ＤＥＴを出力するものである。
【００５８】
係数選択信号生成部１４５は、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値とから、係数選択信号ＳＥＬを生成するものである。
【００５９】
係数選択信号生成部１４５は、パラメータＱの各値に対応した、上述の特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおける解像度選択情報ＲＥＳが格納された格納手段としてのＲＯＭ（read only memory）１４６を持っている。
【００６０】
図８は、ＲＯＭ１４６内に格納された解像度選択情報ＲＥＳを模式的に表したものである。
この図において、「ａ」が記載された範囲（第１の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ」が記載された範囲（第２の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｃ，Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ，ｃ」が記載された範囲（第３の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに含まれるときＲＥＳ＝１であり、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒｄに含まれるときＲＥＳ＝０であることを意味し、「ａ，ｂ，ｃ，ｄ」が記載された範囲（第４の範囲）では、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるときでもＲＥＳ＝１であることを意味する。
【００６１】
また、この図において、ｉ＜Ｑ≦（ｉ＋０．２５）は第１の範囲に該当し、（ｉ＋０．２５）＜Ｑ≦（ｉ＋０．５）は第２の範囲に該当し、（ｉ＋０．５）＜Ｑ≦（ｉ＋０．７５）は第３の範囲に該当し、（ｉ＋０．７５）＜Ｑ≦（ｉ＋１）は第４の範囲に該当する。ここで、ｉ＝０，１，・・・，７である。なお、Ｑ＝０であるときは、特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるときでもＲＥＳ＝０である。
【００６２】
係数選択信号生成部１４５は、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値に対応した解像度選択情報ＲＥＳをＲＯＭ１４６より取り出し、この解像度選択情報ＲＥＳを係数選択信号ＳＥＬとして出力する。例えば、パラメータＱの値が０．４で、検出情報ＤＥＴが特徴量ＣＨが特徴量領域Ｒａに含まれていることを表しているとき、ＲＯＭ１４６よりＳＥＬ＝１が取り出され、係数選択信号ＳＥＬとして１が出力される。
【００６３】
この係数選択信号生成部１４５より出力される係数選択信号ＳＥＬが、係数選択回路１３３の出力ともなる。このように、係数選択回路１３３より出力される係数選択信号ＳＥＬは、上述したように係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。係数メモリ１３１（図１参照）には上述したように情報メモリバンク１３２からパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した係数データがロードされるが、ＳＥＬ＝０であるときは離散値ｍに対応した係数データが読み出し対象となり、ＳＥＬ＝１であるときは離散値ｍ＋１に対応した係数データが読み出し対象となる。
【００６４】
図１に戻って、また、画像信号処理部１１０は、第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１３１より読み出される係数データｗｉとから、作成すべきＨＤ信号の画素データ（注目位置の画素データ）ｙを演算する推定予測演算回路１２７を有している。
【００６５】
上述したように、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する際には、ＳＤ信号の１画素に対してＨＤ信号の４画素を得る必要があることから、この推定予測演算回路１２７では、ＨＤ信号を構成する２×２の単位画素ブロック毎に、ＨＤ画素データが生成される。
【００６６】
すなわち、この推定予測演算回路１２７には、第１のタップ選択回路１２１より単位画素ブロック内の４画素のデータ（注目位置の画素データ）に対応した予測タップのデータｘｉと、係数メモリ１３１よりその単位画素ブロックを構成する４画素に対応した係数データｗｉとが供給され、単位画素ブロックを構成する４画素のデータｙ1〜ｙ4は、それぞれ個別に（６）式の推定式で演算される。
【００６７】
【数４】
また、画像信号処理部１１０は、推定予測演算回路１２７より順次出力される単位画素ブロックを構成する４画素のデータｙ1〜ｙ4を、線順次化して１０５０ｉ信号のフォーマットで出力する後処理回路１２８を有している。
【００６９】
次に、画像信号処理部１１０の動作を説明する。
バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１２２で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１２４に供給される。この空間クラス検出回路１２４では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑｉが得られる（（１）式参照）。
【００７０】
また、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第３のタップ選択回路１２３で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１２５に供給される。この動きクラス検出回路１２５では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【００７１】
このクラス情報ＭＶと上述した再量子化コードｑｉはクラス合成回路１２６に供給される。このクラス合成回路１２６では、これらクラス情報ＭＶと再量子化コードｑｉとから、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎に、その単位画素ブロック内の４画素のデータ（注目位置の画素データ）が属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。そして、このクラスコードＣＬは、係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。
【００７２】
また、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、係数選択回路１３３で、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎にその単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）に対応する係数選択信号ＳＥＬが生成される。
【００７３】
すなわち、図２に示すように、バッファメモリ１０９に記憶されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）が係数選択回路１３３の特徴量検出部１４１に供給され、この特徴量検出部１４１では各フィールドのＳＤ信号を構成するＳＤ画素毎に特徴量ＣＨ＝√（ＤＲ×ＡＣＴ）が検出される。そして、特徴量検出部１４１で、ある垂直ブランキング期間で検出される１フィールド分のＳＤ信号に対応する特徴量ＣＨは特徴量メモリ１４２に格納される。
【００７４】
上述したように、５２５ｉ信号を１０５０ｉ信号に変換する場合、奇数、偶数のそれぞれのフィールドにおいて、５２５ｉ信号の１画素に対応して、１０５０ｉ信号の４画素を注目画素として、推定式で得るものである。したがって、特徴量検出部１４１にてＳＤ信号（５２５ｉ信号）を構成する各１画素に対応した特徴量ＣＨを検出するということは、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する各４画素（注目画素）に対応した特徴量ＣＨを検出していることになる。
【００７５】
また、特徴量領域決定部１４３において、ある垂直ブランキング期間に特徴量メモリ１４２に格納された１フィールド分のＳＤ信号に対応する特徴量ＣＨが使用されて、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨの最小値ＣＨminから最大値ＣＨmaxまでの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが決定される（図６参照）。この場合、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数が略等しくなるように４つの特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの範囲が決定される。
【００７６】
そして、ある垂直ブランキング期間に特徴量メモリ１４２に格納された１フィールド分のＳＤ信号が、続く垂直有効走査期間で順次取り出されて領域検出部１４４に供給され、各ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨが、上述した特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのいずれに含まれるかが検出される。この検出情報ＤＥＴは係数選択信号生成部１４５に供給される。
【００７７】
この係数選択信号生成部１４５には、さらにシステムコントローラ１０１からパラメータＱが供給される。係数選択信号生成部１４５が持っているＲＯＭ１４６には、上述したように、パラメータＱの各値に対応した、特徴量領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおける解像度選択情報ＲＥＳが格納されている。係数選択信号生成部１４５では、領域検出部１４４からの検出情報ＤＥＴと、システムコントローラ１０１から供給されるパラメータＱの値に対応した解像度選択情報ＲＥＳがＲＯＭ１４６より取り出される。
【００７８】
そして、この取り出された係数選択情報ＲＥＳが、係数選択信号生成部１４５、従って係数選択回路１３３の出力となる。したがって、係数選択回路１３３からは、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック毎にその単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）に対応する係数選択信号ＳＥＬが出力されることとなる。この係数選択信号ＳＥＬは、係数メモリ１３１に読み出しアドレス情報として供給される。
【００７９】
係数メモリ１３１には、情報メモリバンク１３２から、パラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データがロードされている。このような係数データのロード動作は、例えば、パラメータＱの値が変更があって、係数メモリ１３１に格納すべき係数データの変更が必要となる場合に行われる。
【００８０】
係数メモリ１３１に上述したようにクラスコードＣＬおよび係数選択信号ＣＬが読み出しアドレス情報として供給されることで、この係数メモリ１３１からクラスコードＣＬに対応し、かつ係数選択信号ＳＥＬに対応した係数データｗｉが読み出されて推定予測演算回路１２７に供給される。この場合、ＳＥＬ＝０であるときは離散値ｍに対応した係数データが読み出され、ＳＥＬ＝１であるときは離散値ｍ＋１に対応した係数データが読み出される。
【００８１】
また、第１のタップ選択回路１２１では、バッファメモリ１０９に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、作成すべきＨＤ信号（１０５０ｉ信号）を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉは推定予測演算回路１２７に供給される。
【００８２】
推定予測演算回路１２７では、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１３１より読み出される４画素分の係数データｗｉとから、作成すべきＨＤ信号を構成する単位画素ブロック内の４画素のデータｙ1〜ｙ4がそれぞれ個別に演算される（（６）式参照）。そして、この推定予測演算回路１２７より順次出力される４画素のデータｙ1〜ｙ4は、後処理回路１２８に供給される。この後処理回路１２８は、推定予測演算回路１２７より順次出力される４画素のデータｙ1〜ｙ4を線順次化し、１０５０ｉ信号のフォーマットで出力する。つまり、この後処理回路１２８からは、ＨＤ信号としての１０５０ｉ信号が出力される。
【００８３】
上述したように、係数メモリ１３１にはシステムコントローラ１０１より供給されるパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データが情報メモリバンク１３２よりロードされる。そのため、ユーザがリモコン送信機２００を操作してパラメータＱの値を変更すると、それに伴って係数メモリ１３１に格納される係数データも変更され、推定予測演算回路１２７ではＨＤ信号の画素データがパラメータＱの値に対応して生成される。したがって、ユーザは、パラメータＱの値を変更することで、ＨＤ信号による画像の解像度を、従来のコントラストやシャープネスの調整のように、所望の値に任意に調整できる。
【００８４】
また、係数メモリ１３１に格納されるパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データのうち、推定予測演算回路１２７で実際にＨＤ信号の画素データを生成する際に使用する係数データが、係数選択回路１３３で生成される係数選択信号ＳＥＬに基づいて決定される。すなわち、作成すべきＨＤ信号を構成する単位画素ブロック内の４画素（注目位置の画素）の周辺における特徴量ＣＨが不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）がいかなる特徴量領域に含まれるか、およびパラメータＱの値がｍからｍ＋１までのいずれにあるかに応じて、離散値ｍに対応した係数データを使用するか、離散値ｍ＋１に対応した係数データを使用するか決定される。因に、離散値ｍ＋１に対応した係数データは、離散値ｍに対応した係数データより、高い解像度を得るためのものである。
【００８５】
例えば、パラメータＱの値がｍに近くなる程、特徴量ＣＨが不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）が低い特徴量領域に含まれる場合だけ、離散値ｍ＋１に対応した係数データが使用される（図８参照）。これにより、不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）が高い特徴量領域に特徴量ＣＨが含まれる箇所が、不適切な解像度となることを防止でき、ＨＤ信号による画像の画質の向上を図ることができる。
【００８６】
図９は、画面内の各箇所ａ〜ｄが、図７で説明したと同様の状態にある場合において、パラメータＱの値がｍ〜ｍ＋１に変化した場合に、各箇所で離散値ｍあるいは離散値ｍ＋１のいずれに対応した係数データが使用されるかを示したものである。
【００８７】
Ｑ＝ｍである場合には、図９（ａ）に示すように、ａ〜ｄの全ての箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＜Ｑ≦ｍ＋０．２５である場合には、図９（ｂ）に示すように、ａの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｂ〜ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＋０．２５＜Ｑ≦ｍ＋０．５である場合には、図９（ｃ）に示すように、ａ，ｂの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｃ，ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。ｍ＋０．５＜Ｑ≦ｍ＋０．７５である場合には、図９（ｄ）に示すように、ａ〜ｃの箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用され、ｄの箇所で離散値ｍに対応した係数データｗmが使用される。さらに、ｍ＋０．７５＜Ｑ≦ｍ＋１である場合には、図９（ｅ）に示すように、ａ〜ｄの全て箇所で離散値ｍ＋１に対応した係数データｗm+1が使用される。
【００８８】
なお、上述実施の形態においては、注目画素の周辺における高周波成分量に関係する特徴量ＣＨとして√（ＤＲ×ＡＣＴ）で表されるものを使用したものであるが、これに限定されるものではない。この特徴量ＣＨとしては、同じ解像度を得るための係数データを使用してＨＤ信号を得る場合に、不適切な解像度となる度合い（破綻度合い）を段階的に分類できるものであればよい。
【００８９】
また、上述実施の形態においては、説明を簡単にするため、特徴量ＣＨの最小値ＣＨminから最大値ＣＨmaxまでの範囲を４領域に分割して４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄを決定し（図６参照）、またそれに対応してパラメータＱの各離散値の間を４つの範囲に分割した（図８参照）ものを示したが、これらの個数は実際にはもっと多くされ、例えば１０とされる。
【００９０】
また、上述実施の形態においては、全ＳＤ画素に対応する特徴量ＣＨのうち各特徴量領域に含まれる個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄが略等しくなるようにしたが、必ずしも等しくする必要はない。ただし、個数Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ，Ｎｄを略等しくすることで、パラメータＱの値の変化に比例したＨＤ画像の解像度変化を期待できる。
【００９１】
次に、情報メモリバンク１３２に蓄積されるパラメータＱの０，１，・・・，８の各離散値に対応した、９つの解像度に対応する係数データの生成方法について説明する。この係数データは、予め学習によって生成されたものである。
【００９２】
まず、この学習方法について説明する。（６）式の推定式に基づく係数データｗi（ｉ＝１〜ｎ）を最小二乗法により求める例を示すものとする。一般化した例として、Ｘを入力データ、Ｗを係数データ、Ｙを予測値として、（７）式の観測方程式を考える。この（７）式において、ｍは学習データの数を示し、ｎは予測タップの数を示している。
【００９３】
【数５】
（７）式の観測方程式により収集されたデータに最小二乗法を適用する。この（７）式の観測方程式をもとに、（８）式の残差方程式を考える。
【００９５】
【数６】
（８）式の残差方程式から、各ｗiの最確値は、（９）式のｅ2を最小にする条件が成り立つ場合と考えられる。すなわち、（１０）式の条件を考慮すればよいわけである。
【００９７】
【数７】
つまり、（１０）式のｉに基づくｎ個の条件を考え、これを満たすｗ1，ｗ2，・・・，ｗnを算出すればよい。そこで、（８）式の残差方程式から、（１１）式が得られる。さらに、（１１）式と（７）式とから、（１２）式が得られる。
【００９９】
【数８】
そして、（８）式と（１２）式とから、（１３）式の正規方程式が得られる。
【０１０１】
【数９】
（１３）式の正規方程式は、未知数の数ｎと同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各ｗiの最確値を求めることができる。この場合、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）等を用いて連立方程式を解くことになる。
【０１０３】
図１０は、上述した概念で係数データを生成する係数データ生成装置１５０を示している。この係数データ生成装置１５０は、教師信号としてのＨＤ信号（１０５０ｉ信号）が入力される入力端子１５１と、このＨＤ信号に対して水平および垂直の間引き処理を行って、生徒信号としてのＳＤ信号を得るＳＤ信号生成回路１５２とを有している。
【０１０４】
このＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータＱが制御信号として供給される。このパラメータＱは、図１に示すテレビ受信機１００で、ユーザのリモコン送信機２００の操作によってシステムコントローラ１０１より出力されるパラメータＱに対応したものである。ただし、ここでは、パラメータＱの値として０，１，・・・，８の９つの離散値のみをとる。
【０１０５】
このＳＤ信号生成回路１５２では、パラメータＱの値に対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に使用されるフィルタの水平および垂直の帯域が可変される。このフィルタは、例えば水平帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタと垂直帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタとから構成される。この１次元ガウシアンフィルタは、（１４）式で示される。
【０１０６】
【数１０】
この場合、Ｑの離散的な値に対応して標準偏差σの値を段階的に変えることで、Ｑの離散的な値に対応した周波数特性を持つ１次元ガウシアンフィルタを得ることができる。この場合、パラメータＱの値が大きくなる程、水平および垂直の帯域が狭くなるようにされる。これにより、パラメータＱの値が大きくなる程、解像度の高いＨＤ信号を得るための係数データを生成できる。
【０１０８】
また、係数データ生成装置１５０は、ＳＤ信号生成回路１５２より出力されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５を有している。これら第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５は、上述した画像信号処理部１１０の第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３と同様に構成される。
【０１０９】
また、係数データ生成装置１５０は、第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１５７を有している。この空間クラス検出回路１５７は、上述した画像信号処理部１１０の空間クラス検出回路１２４と同様に構成される。この空間クラス検出回路１５７からは、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データ毎の再量子化コードｑｉが空間クラスを示すクラス情報として出力される。
【０１１０】
また、係数データ生成装置１５０は、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報ＭＶを出力する動きクラス検出回路１５８を有している。この動きクラス検出回路１５８は、上述した画像信号処理部１１０の動きクラス検出回路１２５と同様に構成される。この動きクラス検出回路１５８では、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）からフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対してしきい値処理が行われて動きの指標である動きクラスが検出される。
【０１１１】
また、係数データ生成装置１５０は、空間クラス検出回路１５７より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑｉと、動きクラス検出回路１５８より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１５９を有している。このクラス合成回路１５９も、上述した画像信号処理部１１０のクラス合成回路１２６と同様に構成される。
【０１１２】
また、係数データ生成装置１５０は、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目位置の画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、クラス毎に、ｎ個の係数データｗｉを得るための正規方程式（（１３）式参照）を生成する正規方程式生成部１６０を有している。
【０１１３】
この場合、１個のＨＤ画素データｙとそれに対応するｎ個の予測タップ画素データとの組み合わせで上述した学習データが生成され、従って正規方程式生成部１６０では多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。なお、図示せずも、第１のタップ選択回路１５３の前段に時間合わせ用の遅延回路を配置することで、この第１のタップ選択回路１５３から正規方程式生成部１６０に供給されるＳＤ画素データｘｉのタイミング合わせが行われる。
【０１１４】
また、係数データ生成装置１５０は、正規方程式生成部１６０でクラス毎に生成された正規方程式のデータが供給され、クラス毎に生成された正規方程式を解いて、各クラスの係数データｗｉを求める係数データ決定部１６１と、この求められた係数データｗｉを記憶する係数メモリ１６２とを有している。係数データ決定部１６１では、正規方程式が例えば掃き出し法などによって解かれて、係数データｗｉが求められる。
【０１１５】
図１０に示す係数データ生成装置１５０の動作を説明する。入力端子１５１には教師信号としてのＨＤ信号（１０５０ｉ信号）が供給され、そしてこのＨＤ信号に対してＳＤ信号生成回路１５２で水平および垂直の間引き処理が行われて生徒信号としてのＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成される。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータＱが制御信号として供給され、パラメータＱの離散的な値に対応して、水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていく。
【０１１６】
このＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１５４で、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１５７に供給される。この空間クラス検出回路１５７では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑｉが得られる（（１）式参照）。
【０１１７】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されたＳＤ信号より、第３のタップ選択回路１５５で、ＨＤ信号における注目位置の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１５８に供給される。この動きクラス検出回路１５８では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【０１１８】
このクラス情報ＭＶと上述した再量子化コードｑｉはクラス合成回路１５９に供給される。このクラス合成回路１５９では、これらクラス情報ＭＶと再量子化コードｑｉとから、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号）における注目位置の画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。
【０１１９】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号より、第１のタップ選択回路１５３で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。そして、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目位置の画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、正規方程式生成部１６０では、クラス毎に、ｎ個の係数データｗｉを生成するための正規方程式が生成される。
【０１２０】
そして、係数データ決定部１６１でその正規方程式が解かれ、各クラスの係数データｗｉが求められ、その係数データｗｉはクラス別にアドレス分割された係数メモリ１６２に記憶される。
【０１２１】
このように、図１０に示す係数データ生成装置１５０においては、図１の画像信号処理部１１０の情報メモリバンク１３２に記憶される各クラスの係数データｗｉを生成できる。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号の水平および垂直の帯域をパラメータＱの値によって段階的に変化させることができる。そのため、パラメータＱの値を０，１，・・・，８に順次変化させてクラス毎の係数データｗｉを決定していくことで、パラメータＱの０，１，・・・，８の離散的な値に対応した各クラスの係数データｗｉを生成できる。
【０１２２】
なお、図１の画像信号処理部１１０における処理を、例えば図１１に示すような画像信号処理装置３００によって、ソフトウェアで実現することも可能である。
【０１２３】
まず、図１１に示す画像信号処理装置３００について説明する。この画像信号処理装置３００は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ３０１と、このＣＰＵ３０１の動作プログラムや係数データ等が格納されたＲＯＭ（read only memory）３０２と、ＣＰＵ３０１の作業領域を構成するＲＡＭ（random access memory）３０３とを有している。これらＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２およびＲＡＭ３０３は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０１２４】
また、画像信号処理装置３００は、外部記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３０５と、フロッピー（Ｒ）ディスク３０６をドライブするフロッピー（Ｒ）ディスクドライブ（ＦＤＤ）３０７とを有している。これらドライブ３０５，３０７は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０１２５】
また、画像信号処理装置３００は、インターネット等の通信網４００に有線または無線で接続する通信部３０８を有している。この通信部３０８は、インタフェース３０９を介してバス３０４に接続されている。
【０１２６】
また、画像信号処理装置３００は、ユーザインタフェース部を備えている。このユーザインタフェース部は、リモコン送信機２００からのリモコン信号ＲＭを受信するリモコン信号受信回路３１０と、ＬＣＤ（liquid crystal display）等からなるディスプレイ３１１とを有している。受信回路３１０はインタフェース３１２を介してバス３０４に接続され、同様にディスプレイ３１１はインタフェース３１３を介してバス３０４に接続されている。
【０１２７】
また、画像信号処理装置３００は、ＳＤ信号を入力するための入力端子３１４と、ＨＤ信号を出力するための出力端子３１５とを有している。入力端子３１４はインタフェース３１６を介してバス３０４に接続され、同様に出力端子３１５はインタフェース３１７を介してバス３０４に接続される。
【０１２８】
ここで、上述したようにＲＯＭ３０２に処理プログラムや係数データ等を予め格納しておく代わりに、例えばインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードし、ハードディスクやＲＡＭ３０３に蓄積して使用することもできる。また、これら処理プログラムや係数データ等をフロッピー（Ｒ）ディスク３０６で提供するようにしてもよい。
【０１２９】
また、処理すべきＳＤ信号を入力端子３１４より入力する代わりに、予めハードディスクに記録しておき、あるいはインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードしてもよい。また、処理後のＨＤ信号を出力端子３１５に出力する代わり、あるいはそれと並行してディスプレイ３１１に供給して画像表示をしたり、さらにはハードディスクに格納したり、通信部３０８を介してインターネットなどの通信網４００に送出するようにしてもよい。
【０１３０】
図１２のフローチャートを参照して、図１１に示す画像信号処理装置３００における、ＳＤ信号よりＨＤ信号を得るため処理手順を説明する。
まず、ステップＳＴ１で、処理を開始し、ステップＳＴ２で、ＳＤ画素データをフィールド単位で入力する。このＳＤ画素データが入力端子３１４より入力される場合には、このＳＤ画素データをＲＡＭ３０３に一時的に格納する。また、このＳＤ画素データがハードディスクに記録されている場合には、ハードディスクドライブ３０７でこのＳＤ画素データを読み出し、ＲＡＭ３０３に一時的に格納する。そして、ステップＳＴ３で、入力ＳＤ画素データの全フィールドの処理が終わっているか否かを判定する。処理が終わっているときは、ステップＳＴ４で、処理を終了する。一方、処理が終わっていないときは、ステップＳＴ５に進む。
【０１３１】
ステップＳＴ５では、ユーザがリモコン送信機２００を操作して入力したパラメータＱの値を例えばＲＡＭ３０３より読み込む。そして、ステップＳＴ６で、読み込んだパラメータＱの値の近傍に位置する２つの離散値ｍ，ｍ＋１（ｍ＝０，１，・・・，７）に対応した各クラスの係数データを読み出し、ＲＡＭ３０３に一時的に格納する。
【０１３２】
次に、ステップＳＴ７で、ステップＳＴ２で入力された１フィールド分のＳＤ画素データより、各ＳＤ画素の特徴量ＣＨ（√（ＤＲ×ＡＣＴ））を求め、さらに各ＳＤ画素の特徴量ＣＨを用いて、４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄを決定する（図６参照）。なお、各ＳＤ画素の特徴量ＣＨは、後のステップでさらに使用するので、ＲＡＭ３０３に格納しておく。
【０１３３】
次に、ステップＳＴ８で、ステップＳＴ２で入力されたＳＤ画素データより、生成すべき各ＨＤ画素データ（注目画素データ）に対応して、クラスタップおよび予測タップの画素データを取得する。そして、ステップＳＴ９で、入力されたＳＤ画素データの全領域においてＨＤ画素データを得る処理が終了したか否かを判定する。処理が終了していないときは、ステップＳＴ１０に進む。
【０１３４】
このステップＳＴ１０では、生成すべき各ＨＤ画素データ（注目位置の画素データ）に対応するＳＤ画素の特徴量ＣＨが、上述の４つの特徴量領域Ｒａ〜Ｒｄのいずれに含まれるかを検出する。そして、ステップＳＴ１１で、その検出情報ＤＥＴとパラメータＱの値とから、離散値ｍ，ｍ＋１のいずれに対応した係数データを使用するかの係数選択信号ＳＥＬを生成する。
【０１３５】
次に、ステップＳＴ１２で、ステップＳＴ８で取得されたクラスタップのＳＤ画素データからクラスコードＣＬを生成する。そして、ステップ１３で、ステップＳＴ１１で生成された係数選択信号ＳＥＬで示される離散値に対応した係数データであって、ステップＳＴ１２で生成されたクラスコードＣＬで示されるクラスの係数データと、予測タップのＳＤ画素データを使用して、推定式（（６）式参照）により、パラメータＱの値に対応したＨＤ画素データを生成し、その後にステップＳＴ８に戻って、上述したと同様の処理を繰り返す。
【０１３６】
また、ステップＳＴ９で、処理が終了しているときは、ステップＳＴ２に戻り、次のフィールドのＳＤ画素データの入力処理に移る。
【０１３７】
このように、図１２に示すフローチャートに沿って処理をすることで、入力されたＳＤ信号を構成するＳＤ画素データを処理して、ＨＤ信号を構成するＨＤ画素データを得ることができる。上述したように、このように処理して得られたＨＤ信号は出力端子３１５に出力されたり、ディスプレイ３１１に供給されてそれによる画像が表示されたり、さらにはハードディスクドライブ３０５に供給されてハードディスクに記録されたりする。
【０１３８】
なお、上述実施の形態においては、ＨＤ信号を生成する際の推定式として線形一次方程式を使用したものを挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば推定式として高次方程式を使用するものであってもよい。
【０１３９】
また、上述実施の形態においては、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（１０５０ｉ信号）に変換する例を示したが、この発明はそれに限定されるものでなく、推定式を使用して第１の画像信号を第２の画像信号に変換するその他の場合にも同様に適用できることは勿論である。
【０１４０】
【発明の効果】
この発明によれば、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に、画像の解像度を示すパラメータの値に対応した係数データを用いて第２の画像信号における注目位置の画素データを算出するものであり、ユーザはパラメータの値を変更することで画像の解像度を所望の値に任意に調整できる。また、この発明によれば、第２の画像信号における注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量により、パラメータの値に対応した複数の係数データ候補から一つの係数データを選択して使用するものであり、第２の画像信号による画像に不適切な解像度となる箇所が発生することを防止でき、画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としてのテレビ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】係数選択回路の構成を示すブロック図である。
【図３】特徴量を構成するダイナミックレンジＤＲの説明に供する図である。
【図４】特徴量を構成するアクティビティＡＣＴの説明に供する図である。
【図５】ダイナミックレンジとアクティビティの検出部分のモデルを示す図である。
【図６】１フィールドの全ＳＤ画素に対応する特徴量のヒストグラムモデルを示す図である。
【図７】画面内の各特徴量領域内の箇所と破綻度合いの一例を示す図である。
【図８】係数選択信号生成部が持つＲＯＭ内の解像度選択情報を模式的に表した図である。
【図９】解像度を示すパラメータＱの値の変化に対する、画面内の各箇所で使用される係数データの変化を説明するための図である。
【図１０】係数データ生成装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】ソフトウェアで実現するための画像信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】画像信号処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】５２５ｉ信号と１０５０ｉ信号の画素位置関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１００・・・テレビ受信機、１０１・・・システムコントローラ、１０２・・・リモコン信号受信回路、１０５・・・受信アンテナ、１０６・・・チューナ、１０９・・・バッファメモリ、１１０・・・画像信号処理部、１１１・・・ディスプレイ部、１２１・・・第１のタップ選択回路、１２２・・・第２のタップ選択回路、１２３・・・第３のタップ選択回路、１２４・・・空間クラス検出回路、１２５・・・動きクラス検出回路、１２６・・・クラス合成回路、１２７・・・推定予測演算回路、１２８・・・後処理回路、１３１・・・係数メモリ、１３２・・・情報メモリバンク、１３３・・・係数選択回路、１４１・・・特徴量検出部、１４２・・・特徴量メモリ、１４３・・・特徴量領域決定部、１４４・・・領域検出部、１４５・・・係数選択信号生成部、１５０・・・係数データ生成装置、１５１・・・入力端子、１５２・・・ＳＤ信号生成回路、１５３・・・第１のタップ選択回路、１５４・・・第２のタップ選択回路、１５５・・・第３のタップ選択回路、１５７・・・空間クラス検出回路、１５８・・・動きクラス検出回路、１５９・・・クラス合成回路、１６０・・・正規方程式生成部、１６１・・・係数データ決定部、１６２・・・係数メモリ、２００・・・リモコン送信機、３００・・・画像信号処理装置、３０１・・・ＣＰＵ、３０２・・・ＲＯＭ、３０３・・・ＲＡＭ、３０４・・・バス、３０５・・・ハードディスクドライブ、３０７・・・フロッピー（Ｒ）ディスクドライブ、３０８・・・通信部、３０９，３１２，３１３，３１６，３１７・・・インタフェース、３１０・・・リモコン信号受信回路、３１１・・・ディスプレイ、３１４・・・入力端子、３１５・・・出力端子、４００・・・通信網
Claims (23)
- 複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理装置であって、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、
上記第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、
上記第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段と、
上記特徴量検出手段で検出された特徴量と上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、上記第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段と
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。 - 上記画素データ生成手段は、
上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補を発生する係数データ候補発生手段と、
上記特徴量検出手段で検出された特徴量と上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに基づいて、上記複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定する解像度特定手段と、
上記係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、上記解像度特定手段で特定された解像度に対応する係数データを選択する係数データ選択手段と、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データを選択する第２のデータ選択手段と、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の第２の画素データと上記係数データ選択手段で選択された係数データとを用いて、上記推定式に基づいて上記注目位置の画素データを算出する演算手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。 - 上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第３の画素データを選択する第３のデータ選択手段と、
上記第３のデータ選択手段で選択された複数の第３の画素データに基づいて、上記注目位置の画素データが属するクラスを検出するクラス検出手段とをさらに備え、
上記係数データ候補発生手段は、上記クラス毎に上記係数データ候補を発生し、
上記係数データ選択手段は、上記係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、上記解像度特定手段で特定された解像度および上記クラス検出手段で検出されたクラスに対応する係数データを選択する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像信号処理装置。 - 上記解像度特定手段は、
画面全体に亘って検出される上記特徴量に基づいて決定される複数の特徴量領域のうち、上記特徴量検出手段で検出される特徴量が含まれる特徴量領域を検出する検出手段と、
上記パラメータの各値に対応した、上記複数の特徴量領域における解像度選択情報を格納する格納手段と、
上記格納手段より上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータの値および上記検出手段で検出された特徴量領域に対応した解像度選択情報を取り出し、該解像度選択情報に基づいて上記一つの解像度を特定する特定手段とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像信号処理装置。 - 上記特徴量検出手段は、
上記複数の第１の画素データ内の隣接画素の絶対値和と、上記複数の第１の画素データ内のダイナミックレンジとを使用して、上記高周波成分量に関係する特徴量を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。 - 上記解像度パラメータ出力手段は、
キー入力操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。 - 上記解像度パラメータ出力手段は、
つまみの回転操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。 - 複数の画素データからなる第１の画像信号を入力する画像信号入力手段と、
上記画像信号入力手段から入力された上記第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換して出力する画像信号処理手段と、
上記画像信号処理手段から出力される上記第２の画像信号による画像を画像表示素子に表示する画像表示手段と、
上記第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する解像度パラメータ出力手段とを備え、
上記画像信号処理手段は、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のデータ選択手段と、
上記第１のデータ選択手段で選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する特徴量検出手段と、
上記特徴量検出手段で検出された特徴量と上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応して、上記第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する画素データ生成手段とを有する
ことを特徴とする画像表示装置。 - 上記画素データ生成手段は、
上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補を発生する係数データ候補発生手段と、
上記特徴量検出手段で検出された特徴量と上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータに基づいて、上記複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定する解像度特定手段と、
上記係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、上記解像度特定手段で特定された解像度に対応する係数データを選択する係数データ選択手段と、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データを選択する第２のデータ選択手段と、
上記第２のデータ選択手段で選択された複数の第２の画素データと上記係数データ選択手段で選択された係数データとを用いて、上記推定式に基づいて上記注目位置の画素データを算出する演算手段とを有する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。 - 上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第３の画素データを選択する第３のデータ選択手段と、
上記第３のデータ選択手段で選択された複数の第３の画素データに基づいて、上記注目位置の画素データが属するクラスを検出するクラス検出手段とをさらに備え、
上記係数データ候補発生手段は、上記クラス毎に上記係数データ候補を発生し、
上記係数データ選択手段は、上記係数データ候補発生手段で発生された係数データ候補の中から、上記解像度特定手段で特定された解像度および上記クラス検出手段で検出されたクラスに対応する係数データを選択する
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。 - 上記解像度特定手段は、
画面全体に亘って検出される上記特徴量に基づいて決定される複数の特徴量領域のうち、上記特徴量検出手段で検出される特徴量が含まれる特徴量領域を検出する検出手段と、
上記パラメータの各値に対応した、上記複数の特徴量領域における解像度選択情報を格納する格納手段と、
上記格納手段より上記解像度パラメータ出力手段から出力されたパラメータの値および上記検出手段で検出された特徴量領域に対応した解像度選択情報を取り出し、該解像度選択情報に基づいて上記一つの解像度を特定する特定手段とを有する
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。 - 上記特徴量検出手段は、
上記複数の第１の画素データ内の隣接画素の絶対値和と、上記複数の第１の画素データ内のダイナミックレンジとを使用して、上記高周波成分量に関係する特徴量を求める
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。 - 上記解像度パラメータ出力手段は、
キー入力操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。 - 上記解像度パラメータ出力手段は、
つまみの回転操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。 - 複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換する画像信号処理方法であって、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のステップと、
上記第１のステップで選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する第２のステップと、
上記第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する第３のステップと、
上記第２のステップで検出された特徴量と上記第３のステップで出力されたパラメータに対応して、上記第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する第４のステップと
を備えることを特徴とする画像信号処理方法。 - 上記第４のステップは、
上記第３のステップで出力されたパラメータに対応する複数の代表的な解像度について、推定式の係数データ候補を発生するステップと、
上記第２のステップで検出された特徴量と上記第３のステップで出力されたパラメータに基づいて、上記複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定するステップと、
上記発生された係数データ候補の中から、上記特定された解像度に対応する係数データを選択するステップと、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第２の画素データを選択するステップと、
上記選択された複数の第２の画素データと上記選択された係数データとを用いて、上記推定式に基づいて上記注目位置の画素データを算出するステップとを有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像信号処理方法。 - 上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第３の画素データを選択する第５のステップと、
上記第５のステップで選択された複数の第３の画素データに基づいて、上記注目位置の画素データが属するクラスを検出する第６のステップとをさらに備え、
上記係数データ候補を発生するステップでは、上記クラス毎に上記係数データ候補を発生し、
上記係数データを選択するステップでは、上記特定された解像度および上記第６のステップで検出されたクラスに対応する係数データを選択する
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像信号処理方法。 - 上記解像度を特定するステップでは、
画面全体に亘って検出される上記特徴量に基づいて決定される複数の特徴量領域から、上記第２のステップで検出される特徴量が含まれる特徴量領域を検出し、
上記パラメータの各値に対応した上記複数の特徴量領域における解像度選択情報を格納したメモリより、上記第３のステップで出力されたパラメータの値および上記検出された特徴量領域に対応した解像度選択情報を取り出し、
その後に、上記取り出された解像度選択情報に基づいて、上記複数の代表的な解像度のうち一つの解像度を特定する
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像信号処理方法。 - 上記第２のステップでは、
上記複数の第１の画素データ内の隣接画素の絶対値和と、上記複数の第１の画素データ内のダイナミックレンジとを使用して、上記高周波成分量に関係する特徴量を求める
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像信号処理方法。 - 上記第３のステップでは、
キー入力操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像信号処理方法。 - 上記第３のステップでは、
つまみの回転操作によって上記解像度を示すパラメータを発生する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像信号処理方法。 - 複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換するために、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のステップと、
上記第１のステップで選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する第２のステップと、
上記第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する第３のステップと、
上記第２のステップで検出された特徴量と上記第３のステップで出力されたパラメータに対応して、上記第２の画像信号における注目位置の画素データを生成する第４のステップとを有する画像信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体。 - 複数の画素データからなる第１の画像信号を複数の画素データからなる第２の画像信号に変換するために、
上記第１の画像信号に基づいて上記第２の画像信号における注目位置の周辺に位置する複数の第１の画素データを選択する第１のステップと、
上記第１のステップで選択された複数の第１の画素データに基づいて、上記注目位置の周辺における高周波成分量に関係する特徴量を検出する第２のステップと、
上記第２の画像信号による画像の解像度を示すパラメータを出力する第３のステップと、
上記第２のステップで検出された特徴量と上記第３のステップで出力されたパラメータに対応して、上記第２の画像信号における注目画素の画素データを生成する第４のステップとを有する画像信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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